低压电气设备主要是低压开关设备和控制设备，在工业现场大量使用。低压开关设备和控制设备可以理解为是安放低压电器的容器，因此低压开关设备和控制设备，在使用方面的要求有时比低压开关电器自身的要求更高。

每当有一个新工程需要建设时，工程技术人员和采购人员都为待采购的低压开关设备是否能满足现场条件和要求而忧心忡忡，他们总觉得需要考虑的问题太多。


第一个相关问题：环境条件
环境条件指的是开关设备安装地点的年平均温度和平均湿度，还有海拔高度，污染程度等等。

年平均温度会影响到开关电器的使用温升，平均湿度和污染程度会影响到开关电器绝缘材料的绝缘能力。图1所示为ABB的Emax框架断路器按环境平均温度值变化的降容值。


图1 Emax断路器在不同温度下额定不间断电流的变容情况

图1中，左边是环境温度，中间是降容值。例如E6-6300断路器，从55℃开始降容，降容值从96%一直到92%。

海拔则会影响到开关电器的灭弧能力，以及开关电器的温升。因此，当海拔超过2000m后，开关电器和低压开关设备需要降容，如图2所示。


图2 Emax开关在不同海拔条件下的降容情况

第二个相关问题：防护等级
防护等级的标准是IEC 60529《外壳的防护等级（IP代码）》。图3是简单描述。

我们看到，IP00是无防护的，而IP20表示能防止手指插入壳体内，但不防水；当防护等级为IP54时，用电设备不但能防尘，还能防止喷溅的水侵入用电设备。我们看到，IP00是无防护的，而IP20表示能防止手指插入壳体内，但不防水；当防护等级为IP54时，用电设备不但能防尘，还能防止喷溅的水侵入用电设备。

防护等级要合适，不建议采用过高的防护等级。过高的防护等级会造成开关电器和开关设备的运行温度不容易散发，因此当防护等级高到一定程度后，开关电器和开关设备需要降容。


图3 防护等级

第三个相关问题：系统短路参数和低压电器的动热稳定性
短路电流对低压电器的影响很大，具体可参照GB 14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》和GB 7251.1-2013《低压成套开关设备和控制设备 第1部分：总则》。

第四个问题：共振和振动
工作环境中的振动会引起共振，这对于某些用电设备来说会有很大的影响。这种影响属于用电设备的动稳定性之一。动稳定性包括四方面的内容，即共振影响、短路电流电动力的冲击、地震影响，还有电器触头霍姆力等。

因此，对用电设备来说，现场振动条件是必须要仔细考虑的要素之一。

第五个问题：谐波影响
我们知道，可调光的照明灯具会引发三次谐波，用电设备会因此而严重发热。影视中心的调光设备特别多，所以影视中心是三次谐波的重灾区。

我们还知道，用晶闸管调压会带来大量的谐波，特别是调功器甚至会带来分数次谐波。因此，凡是具有大量电热设备的企业，例如硬质合金制造企业、玻璃纤维制造企业等等，都需要做好滤除谐波的工作。

还有，五次谐波会引起电机发热。企业中电动机多，电动机也会因此而大面积损坏。可见，抑制谐波与用电设备稳定工作有很大的关系。

对于电网来说，谐波日益成为主要污染源之一。如何消除三次和五次谐波，是企事业单位共同面对的重大问题。一般采取谐波抑制器，还有用带电抗器的无功功率补偿器来消除谐波。

在谐波抑制方面，同样也有大量的理论知识和国家国际标准，以及各种规范。事实上，在供配电的出版物和论文中，谐波的分析和讨论向来都占有很大的比例。

第六个问题：EMC-用电设备的电磁骚扰
所谓EMC，就是用电设备的电磁骚扰。用电设备当然不希望受到强烈的电磁骚扰，同时，也不希望自己输出电磁骚扰去干扰其他设备。这里又出现大量的相关知识点，以及相关的国际和国家标准。

第七个问题：电压凹陷引起的用电设备工作失稳
大功率用电电器的起动会造成电压跌落，专业术语叫做电压凹陷。电压凹陷后，会引起其他用电设备的转速下降，而电压恢复后又会造成负载转矩冲击，所以，电压凹陷问题在电动机特别多的生产企业，显得特别重要、需要在设计之初就仔细斟酌考虑。

第八个问题：智能化带来的影响
智能化，当然就是利用各种智能装置、PLC和计算机构建数据交换网络，以实现智能化监视和控制。

对于智能化系统，数据传输的稳定性极为重要。如果传输不稳定，那么是否需要配套冗余通信和控制？是否全部采用光纤布线？这些都值得仔细考虑。

第九个问题：低压开关设备和控制设备的安装问题
低压开关设备和控制设备的安装问题，可以说是低压开关设备和控制设备最让人头痛的问题了。

安装问题包括几类：
①配电室的选址
选址问题可参照本单位的实际使用情况和安装环境条件，以及电业公司的建议方案，还必须满足国家相关的标准和规范。因此，配电室的选址需要综合的解决方案，必须全盘考虑。

②低压开关设备和控制设备的就位，安装
低压开关设备的就位涉及配电室的位置，配电室的电梯空间，还有配电室大门的宽度等。
此外，需要考虑低压开关设备的深度是否满足电缆沟宽度要求，开关设备柜项母线槽是否满足安装要求等。
开关设备的底部出线和顶部出线是有要求的，这在设计之初就必须考虑好。

③不同电气设备制造商之间的协调配合
由于不同的电气设备制造商一般只负责自己产品的安装，也不希望其他电气设备制造商把电线、电缆或者母线连接到自家制造和安装的电气设备中来。因此，这里往往会出现扯皮的现象，或者出现三不管的真空地带。此时往往需要甲方协调。
例如干式变压器需要将母线槽安装到低压开关柜的进线回路中，于是这两家制造商必然会出现安装矛盾，此时就需要甲方协调。

④控制方式的整改和联调
控制方式关系到日后开关设备的稳定运行，是非常重要的安装步骤。由于控制方式的调试牵涉到生产商、甲方订货人员和甲方使用人员，同时还要满足配电要求和生产工艺要求，所以这里也需要有大量的配合和协调工作。
若调试工作涉及仪表、PLC程序控制和信息交换技术时，更需要相关单位的工程人员们鼎力配合才行。

⑤技术资料的汇总整理和存档
安装调试完成后，技术资料的汇总、整理和归档极为重要。此事关系到日后的保养和维修，以及将来更新时的技术参考。因此，归档工作必须认真细致地完成。
作者：张白帆