摘要：随着社会经济的快速发展，人们对电力的需求越来越大，电力在人们的生活和生产过程中起着重要作用。在低压配电系统中，低压成套设备占有首要位置，是不可缺少的一部分，它的主要作用是在电力系统中，进行输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。广泛适用于变电站、发电厂、工矿企业、石油、化工、冶金、纺织、建筑等行业。低压成套设备设计合理，结构紧凑，安全防护性能强，主要技术参数处于领先水平。

关键词：配电柜；低压；元器件

引言

随着全球经济的日新月异，中国这个世界主要经济体在近年来一直保持稳定的增长，据国内外经济学家预测，2024年中国经济增长率将保持在7%至8%的区间。中国经济增长的持续推动力主要来源于科技创新、消费升级等领域，而这些领域的进步又促使生产效率的提升，成本的降低，促进产业结构的优化和升级，特别是制造业，先进的生产力为经济增长注入了新的活力。

一、常见产品功能介绍和特点：

1.PLC柜及DCS柜

产品概述：根据用户需求，量身设计非标PLC控制柜，完成多行业的生产线全功能自动化控制。配合HMI、控制台、箱等多种电气成套设备，具备报警、系统诊断、紧急停车等控制功能，并实现与其他设备的联动，满足各行业的智能化控制管理需求。PLC控制柜具有过载、短路、缺相保护等保护功能。它具有结构紧凑、工作稳定、功能齐全。可以根据实际控制规摸大小，进行组合，既可以实现单柜自动控制，也可以实现多柜通过工业以太网或工业现场总线网络组成集散（DSC）控制系统。PLC控制柜能适应各种大小规模的工业自动化控制场合。广泛应用在电力、冶金、化工、造纸、环保污水处理等行业中。PLC控制柜可完成设备自动化和过程自动化控制，实现完美的网络功能，性能稳定、可扩展、抗干扰强等特点，是现代工业的核心和灵魂。可以根据用户需求量身设计PLC控制柜，满足用户要求，并可搭配人机界面触摸屏，达到轻松操作的目的。设备更可与DCS总线上位机 modbus、profibus等通讯协议的数据传输；工控机、以太网等实现的控制和监控。

PLC柜结构特点：控制柜体使用优质冷轧钢板一次加工成型的九折弯立柱，使用刚插件和焊接双重连接组合，顶置吊环与刚插件之间连接，四周围板都能卸下来，方便多个单柜并柜连接，底板都是活动盖板，保证走线方便灵活。

2.MCC低压配电柜

产品概述：MCC电机控制中心是将各种电机控制单元及计量设备高度集成的电气成套设备，用于对单台电机和整条生产线电机进行统一的控制盒保护。一般分为GGD交流低压配电柜，GWF低压配电柜，GCK低压抽出式配电柜。

2.1 GGD型交流低压配电柜适用于发电厂、变电所、工业企业等电力用户，作为交流50Hz，额定工作电压380V，额定电流3150A以下的配电系统中作为动力、照明及配电设备的电能转换，分配与控制之用，产品分断能力高、线路方案灵活、组合方便、实用性强、结构新颖。

产品符合IEC60439-1低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备，GB7251.1低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备，JB/T5877低压固定封闭式成套开关设备。

结构特点：

（1）柜体采用通用柜的形式，框架用8MF冷弯型钢局部焊接或组装而成，通用柜的零部件按模块原理设计，并有20模的安装孔，通用系数高。

（2）设计时充分考虑到柜体运行中散热问题。在柜体上下两端均有不同数量的散热槽孔达到自然散热。

（3）柜门用转轴式活动铰链与构架相连、安装、拆卸方便。门的折边处均嵌有一根山型橡塑条，关门时让与框架之间的嵌条有一定的压缩行程，能防止门与柜体直接碰撞，也提高了门的防护等级。

（4）柜体面漆可选用聚脂橘形烘漆，亦可选用喷塑粉工艺处理。均具有附着力强，质感好。整柜呈亚光色调，避免了眩光效应，创造了较舒适的视觉环境。

（5）柜体的顶盖在需要时可拆除，便于现场主母线的装配和调整，柜顶的四角装有吊环，用于起吊和装运。

（6）按照现代工业产品造型设计的要求，采用黄金分割比的方法设计柜体外形和和部分的分割尺寸，使整柜美观大方。

（7）柜体的防护等级为IP30，用户也可根据使用环境的要求在IP20～IP40之间选择。

2.2GWF低压配电柜：将配电回路设计成纵横分隔的结构，将设备分别置于单独的小室内，使主母线系统、配电母线系统、功能单元、电缆连接空间相互隔离，保证了低压开关柜在检修、维护时的独立性和安全性，能防止故障的扩大并避免触电的危险，实现设备的安全供配电。

结构特点：

（1）连锁方便，在开关柜正面布置各个功能单元小室的门上装有开关的门外延伸操作手柄，手柄和门带有机械联锁，各功能单元断路器在带电的状态下小室的门是不能打开的，手柄可加装挂锁保证安全。

（2）柜主构架采用8MF型钢（冷轧板折弯）由专用连接件拼制而成，其安装模数孔E=20mm，采用喷塑作为表面防护涂层。

（3）采用标准模块设计：分别可组成保护、操作、转换、控制、调节、测定、指示等标准单元。用户可根据需要任意选用组装，以200余种零件可以组成不同方案的柜架结构。

（4）安全性好：大量采用高强度阻燃型工程塑料组件，有效加强防护安全性能。

2.3GCK型低压抽出式配电柜适用于交流50（60）HZ、额定工作电压660V及以下的控配电系统。符合IEC60439-1《低压成套开关设备和控制设备》、GB7251《低压成套开关设备和控制设备》、GB/T14048.1《低压开关设备和控制设备总则》等标准。且具有分断能力高、动热稳定性好、结构先进合理、电气方案灵活、系列性、通用性强、各种方案单元任意组合、单台柜体所容纳的回路数较多、节省占地面积、防护等级高、安全可靠、维修方便等优点。广泛应用于发电厂、变电所、冶金、纺织、石油化工、厂矿企业、高层建筑等场合。

结构特点：

（1）结构紧凑，在较小的空间内可容纳较多的功能单元，节省用户投资。

（2）该柜采用热镀锌钢板加工而成的带有E=20mm模数孔的8MF型钢组成骨架，机动灵活，便于组合，重量轻，强度大，门、侧板、顶板、后盖板和柜体的表面均采用静电喷涂，涂层均匀，附着力大，耐磨性好。

（3）控制柜各个相同的功能单元均能互换，提高了设备的可靠性。

（4）各种大小抽出式单元可以任意组合，以满足系统的设计要求。

（5）设计独特的机械锁定机构，具有明显的运行、试验、抽出位置标志，操作安全可靠。

（6）设计方案组合性强，可自由地组合抽屉式方案和固定分隔式方案，满足各种场合需要。

3.变频调速柜

产品概述：变频的交流调速方式给各行业在生产上带来优越的技术性能和显著的经济效益，节约能源，提高生产效率，提高机械的自动化程度，调速范围宽，震动小，噪音低，频率50HZ时输出恒功率特性，电动机调速平稳，无转矩脉动现象。具有较高的起动转矩及较小的启动电流，可使用于各种需要调速的传动装置中。

结构特点：

柜型结构：GGD控制柜，可前后双开门，框架用8MF冷弯型钢局部焊接或组装而成，厚度不低于2.0mm，变频器安装板采用覆铝锌板，厚度不低于2.5mm。

二、成套产品柜内设计原则

1.布置图中柜子的宽、高、深尺寸是否准确，要求元件合理安装。柜体基本尺寸（mm）：2200（H）X1200/1000/800/600/400（W）X800/600（D）。

2.控制柜的排列方式与电气室布置一致。

3.柜门设计符合电气室结构要求。

4.产品设计与施工母线的进出线方式一致。（下进线和上进线）

5.柜、台、箱面板上的元器件的数量和开孔尺寸正确。

6.布置图中元器件的数量、型号与电路图一致，大小与实物一致。

7.元器件在柜内的摆放的位置合适。

8.各元器件能单独拆装，考虑维护的方便。

9.柜内的通风散热及电磁兼容满足公司规范及使用要求。

10.对于像光电转换器或交换机，光纤盒等元器件考虑其光纤的安装和转弯半径的问题。

11.线槽的设计选用符合设计规范。

12.线槽与元器件的距离考虑所接线的线径大小并满足其转弯半径大小。

13.铜排的设计布置考虑其爬电距离、电气间隙和安装位置。

14.铜排的大小的设计选择满足要求，与开关接线端配套。

15.电气元器件的安装、接地线和N线的布置设计满足不遮挡施工进线的原则

16.合理地线和N线是否可以共用。

17.互感器的选择与铜排配套。

18.元器件编号，要求布置图、材料表与原理图编号一致。

19.元件的布置对壳体的安装设施、照明设施等物件无影响。

20.200A以上的断路器和互感器设计时需增加延长排，以方便接线。

三、低压电气元件简介

1.低压空气断路器（框架）：常用品牌：施耐德，ABB，西门子等。多用于负荷中心，MCC，传动，进线柜中。根据使用场合，确定其额定电流，分段类型，级数，结构形式和控制单元类型。以施耐德为例： MVS20H3D502即MVS系列2000A额定电流，H：65KVA分段能力，3极，抽出式，控制单元MVS Trip System 5.0三段保护，控制回路AC220V。（常见框架电流400～4000A）。

2.塑壳断路器：用途：配电保护回路和电动机保护回路；种类：普通型和漏电型；壳架电流：63～630A；额定电流：2.5～630A：安装方式：固定式，插入式，抽出式。脱扣器类型：TMD 热磁，ETS：电子式。附件（可选）：MN，MX，OF，SD（等）

3.微型断路器：电压：AC，DC，级数：1P，2P，3P，4P；额定电流：1～63A；额定短路能力：6KA，10KA；瞬时脱扣特性：B（3ln～5ln）， C（5ln～10ln）， D（10ln～14ln）；附件：剩余电流动作保护装置， MN，MX，OF，SD（等）

4.接触器：额定工作电流：9A～620A；额定工作电压：AC690V，AC380V，DC24V；级数：3P或4P；浪涌抑制模块（直流和低功耗接触器标准内置）：变阻器，二极管，RC电路，限流二极管。

5.热继电器：常用的热过载继电器可以在两方面保护电机：1）通过检测每相电流保护过载；2）通过差动装置保护缺相。热过载继电器的工作原理是基于通过电机的电流产生热量，引起双金属片的弯曲，一般配合接触器使用，独立安装或直插与接触器底部安装；热继电器电流是一个设定范围，例如电机电流1.1A，可选热继1…1.6等级即可。

6.仪表：常用仪表有单相电流表、电压表，三相电流表、电压表，多功能表，分数字表和指针表。

7.整流，逆变，变频装置：1）整流或整流/回馈单元：它是将三相交流电整流成直流电，供给各电机模块（逆变器），有回馈功能的模块还能够将直流电回馈给电网。2）逆变器：它是将540V或660V的直流电逆变成三相交流电。3）变频器：AC/AC，电压AC380V。

8.PLC模块：一种可实现数字运算操作的电子装置，采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程的模块。PLC模块种类一般包括：电源模块CPU模块、数字量输入DI模块、数字量输出DO模块、模拟量输入AI模块、模拟量输出AO模块、计数模块、通讯模块等

低压元器件种类繁多，数量庞大，以上介绍仅仅只是九牛一毛。

结束语：

低压成套设备广泛应用在电网的低压系统配电、工业冶金等电气传动和自动化控制行业的设备中。目前低压成套设备的产品种类和技术制造工艺越来越成熟，产品的种类也在日益增多。如此多的产品种类，对于用户或者设计来讲，怎样才能优中选忧，怎样区分产品类型，怎么样才能设计和制造出更加适合用户需求的成套产品，是我们一直努力的方向和目标。

参考文献：

[1]参考标准IEC60439-1 《低压成套开关设备和控制设备》

[2]参考标准 GB 7251.1《低压成套开关设备和控制设备》

[3]参考标准 JB/T 5877 《低压固定封闭式成套开关设备》

[4]参考标准 GB50054《低压配电设计规范》

[5]张运波.工厂电气控制技术

[6]张白帆.低压成套开关设备的原理及其控制技术

[7]黄邵平.成套电器技术

[8]任清晨.电气控制柜设计制作——结构与工艺篇