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摘要：在本研究中我们以母联主回路和进线主回路作为研究对象，针对低压成套开关设备进行详细分析，并且阐述了建立低压成套开关设备可靠指标所需要的多种因素，针对这些因素提出了有效的指标体系，希望能给相关工作人员提供帮助。
关键词：低压成套开关；设备；设计；可靠性；指标
当前低压供电系统中低压成套开关设备已经广泛应用于公共场所以及居民住宅中，能够有效实现电能的合理化分配，保护，控制等功能，从一定程度上来看低压成套开关设备应用于大多数用电场所，因此在电力系统中低压成套开关设备是重要的电气设备，因此需要对该设备的设计进行分析，并进一步研究可靠性指标。
一、进线主回路的设计
首先从进线主回路的进出线方式上来看，目前断路器进出线有两种情况，包括上进下出和下进上出。在电力变压器出线位置存在电母槽的情况较多的过程中，当断路器下部一次接线端子与主母线连接时，上部一次接线端子能够与母线槽直接连接，而后者是在电力变压器出线位置存在较多电缆的情况下使用较多。
从保护接链形式和断路器技术上来看，其接电形式是低压电力系统保护接地形式影响的。如果采用TN-S的接力方式，那么需要将配变低压侧中性线进行接地，可分为PE线和N线，能够与三相线同时接入到低压开关柜中，而如果采用TN-C的接地方式时需要将配变低压侧中心线与接地线合并，然后与三相线共同接入到低压开关柜中，从低压进线回路断路器级数上来看主要是由于接线方式影响的，在TN-C接地方式情况下其进线回路可利用3p断路器，而采用TN-S接地的方式时，此时需要采用4p断路器的进线回路，其主母线为四级母排配置。
低压进线于母线的互锁关系。我们以二回进线单母联低压开关柜作为研究对象，如下所示，其中QF1 QF2 QF3分别表示二回进线和母联断路器，这三者之间存在下列的关系，
其中当QFx为一时，此时表示断路器处于闭合状态，而当该值为零时表示此时断路器为打开状态，符号上方的横杠表示求反。根据该公式我们发现在任意时刻这三台断路器只能存在两台处于同时闭合状态。因此，该互锁关系可用上述方式建立。首先，机械互锁。能够通过钢丝和拉杆等一些结构实现母线与低压进线的互锁关系，这种机械互锁具有一定的稳定性和可靠性，然而对于其作用距离具有一定的局限性。电气互锁该方式，需要在断路器二次控制单元中构建互锁关系，而且从其构建和安装形式来说比较便捷，具有一定的灵活性，且能够摆脱距离因素的限制，具有广泛应用。合闸钥匙互锁，能够对断路器的合闸钥匙实现控制，急需要配置三台断路器中两台菏泽钥匙，便能够实现这种互锁关系。
实现四遥功能，在断路器脱扣器中能够按照总线与配置系统相应的通信模块，对其接口进行定义后完成四遥功能，通过进线回路的智能仪表进行远端遥信，遥控，遥测，但一般来说四遥技术是很难实现的，可以利用可编程控制器和传感器实现三遥，然而通常无法实现遥调和遥测电流功能。
二、母联主回路的设计
首先，母联断路器采用的是瞬时速断短路保护以及长延时过载保护，在处于TN-S的激励方式中，如果低压进线采用接地故障四段进行保护时，此时母联需要采用4p断路器，而当其采用TN-C接地方式时低压进线则使用的是三段保护，此时母联相应的需要采用3p断路器。一般来说母联断路器在电流选择过程中需要比进线断路器小一个等级，然而需要高于进线断路器电流的1/2，主要是由于母联断路器是主母联负载供电的50%。
从母联回路电气的测量情况上来看，在进行测量过程中电气量包括三相电流，电压，在母联回路中存在三个互感器能够用于电流值的测量出相应的电流测量仪表之外，也可以通过断路器的保护装置来实现电气测量。断路器的投切是指当某线路处于失压状态时，此时需要断开进线断路器合并母联断路器，当恢复进线电压之后可以先断开母联断路器和上进线电断路器，此时进线与母联间的投切关系通常被称为是备自投操作，这种操作能够通过中间和时间继电器来实现，此外也可以利用可编程控制器来实现。由于相对来说可编程控制器具有丰富的功能，尤其对于一些复杂逻辑关系来说更容易实现，因此在投切可靠性和准确性较高的情况下，可以采用可编程控制器来实现断路器的投切操作。
三、确立低压成套开关设备的可靠性分析
从一定程度上来看可靠性是指某产品在一定时间和条件下能够完成相应的功能，这种能力在我国电器行业中相比西方发达国家在设备可靠性研究上起步较晚，而且目前对于产品的可靠性指标重视度不够，因此从一定程度上会使得在对电气设备可靠性分析过程中无法找到科学合理的指标参考依据。尤其对于低压成套开关设备来说，在进行可靠性分析过程中也面临相同的问题，因此需要针对低压成套开关设备的可靠性问题进行深入探究，并且能够建立合理的可靠性指标体系。
从其可靠性参数上来看，衡量低压成套开关设备可靠性主要针对可靠性，可维修性以及有效性这三个角度进行展开。其中可靠性包括可靠度，故障率，平均故障所间隔的时间。比如故障率是指当处于某时刻，使该时刻之后产品在一定时间内发生故障的概率。可靠度是指在一定条件下某时间段内产品没有发生故障的概率。可维修性是用平均修复修复率，维修度来衡量的，是指在一定条件下能够对产品按照其规定的方法要求完成维修操作，在一定时间内能够恢复到原有的功能，这种能力在维修过程中其时间分布情况可根据维修数据进行获取。有效性是产品可维修性和可靠性的反应，能够表示在一定条件下可维修产品具备的维持规定功能的一种能力，可以利用有效度进行衡量。
建立可靠性指标体系过程中，需要明确以下几个参数：平均故障率，也是分析低压成套设备故障发生率以及无故障发生概率，平均无故障产生的时间，是针对该设备的耐久性，在一定条件下能够维持预计功能的时间。有效度是在一定时间内维持功能的概率，也是从整体上来评价低压成套开关设备的指标。维修费用率能够综合评价低压成套开关设备的经济性和可维修性。可靠度是指在正常状态下低压成套开关设备在某时间段内不会产生故障的概率故障密度，是指在某时间段内低压成套开关设备第一次出现故障的概率。平均修复时间主要是指低压成套设备维修性水平。
当根据所列参数建立低压成套开关设备的可靠性指标体系后，在具体的设计和生产中我们需要从多个角度进行分析，包括产品的耐久性，无故障率，可维修性，有效性等，可以通过不同的形式进行综合评价衡量进而能够使低压成套开关设备在设计和生产中满足可靠性指标体系相应的要求，并且可以使设备更具有科学性和实用性，能够直接反应用户对于某产品的实际需求，使该产品更具有市场竞争力。根据有关研究学者的发现，目前对于低压成套开关设备的可靠性分析中，有26%可靠度的可靠性贡献度，21%平均故障率的可靠性贡献度，16%的平均无故障时间可靠性贡献度，11%故障密度，有效度以及平均修复时间可靠性贡献度，5%维修费用率可靠性贡献度。因此，对于低压成套开关设备来说其可靠性包括：可靠度，平均故障概率，无故障时间等。
小结
目前在低压成套开关设备设计时，需要认真把握不同的设计要点，最终其产品能够满足不同用户需求。除此之外，可靠性指标体系是产品在市场核心竞争力的关键指标，需要将其纳入产品质量标准建设中，并且根据该标准完成可靠性设计以及实验操作等，进一步能够提升低压成套开关设备的可靠性水平。
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[3]陈秋佳. 高低压成套开关设备智能化控制系统的设计与运用分析[J]. 科技资讯，2018（4）.
论文作者:赵兴涛
论文发表刊物:《河南电力》2018年22期
论文发表时间:2019/6/21
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