開關設備

什麼是開關設備？

電氣電路的設計使其能夠承受預定的負載能力。必須對其進行調節，以防止過大的電流導致線路過熱和系統過載。過載的系統有安全隱患，可能損壞關鍵零件，甚至引發電氣火災。開關設備的作用正是調節電氣設備，確保其安全且有效率地運作。

開關設備組件包括隔離開關、斷路器、熔斷器和避雷器，它們負責導通或中斷電流。當電湧發生時，開關設備會切斷電源，保護電氣系統免受過載損壞。

為什麼需要開關設備？

開關設備旨在保護與電源連接的設備免受過載電流的威脅。電氣開關設備透過控制和調節電流，保護機器、電器、馬達和其他包含電路的系統。

開關設備還能將維修和維修人員與帶電電路隔離，進而保護他們免受傷害。電工和電力公司依靠開關設備來切斷設備電源，以便安全地測試電路、執行維護任務並排除下游故障。

開關設備的工作原理是什麼？

開關設備透過控制電力系統內的電流流動來防止損壞和供電中斷。它可以隔離受影響的電路，同時從多個電源供電給負載。當電湧或故障觸發電氣開關組件中的斷路器時，輔助組件會中斷並釋放過載電路中的電流，同時維持運轉電路的供電。

配電盤與開關設備
配電盤和開關設備的功能截然不同。它們的硬體組件、電壓、用途和安全標準都不同。配電盤是低壓設備，廣泛應用於商業和工業領域，用於向各個變壓器、控制系統、電路面板和負載傳輸、重新分配和分配電力。開關設備則用於調節電流，防止危險的電湧。

開關設備的種類
在北美，根據 ANSI/IEEE 和 NEC 2014 標準，交流電供電系統的電氣開關設備分為三種類型。

1. 低壓電氣開關設備用於工作電壓低於 1 千伏特 (kV) 的系統。

2. 中壓電氣開關設備的工作電壓範圍為1千伏特至75千伏特。

3. 高壓電氣開關設備的工作電壓範圍為 75 kV 至 230 kV。

戶外使用的電氣開關設備必須安裝在符合 NEMA 標準的合適外殼內，以防止人為破壞和惡劣天氣的影響。

● 低壓開關設備
低壓開關設備包括開關、低壓斷路器、漏電斷路器、微型斷路器 (MCB)、塑殼斷路器 (MCCB)、高分斷能力 (HRC) 熔斷器和卸載式電氣隔離開關。

此設備可配置用於室內或室外，額定電壓範圍為 208 伏特、240 伏特、480 伏特、600 伏特，最高可達 1000 伏特。工業、市政和商業設施通常使用低壓開關設備來調節暖通空調、照明和其他建築系統的電力供應。

● 中壓開關設備
中壓開關設備使用油絕緣子、氣絕緣子或真空絕緣子以及斷路器，在發生電湧或系統故障時切斷電流。絕緣子保護並冷卻電氣開關設備內部的元件，而斷路器則將電路觸點分開以釋放電弧。

室內外電氣系統通常以 5 kV、12 kV、15 kV 和 35 kV 至 75 kV 的額定電壓來表示其可承受的最大電壓。這種電氣開關設備常用於發電站和輸電變電站，也用於控制工業和商業設施中的馬達、饋線電路和發電機。

● 高壓開關設備
高壓開關設備控制運轉電壓至少 75 kV 的電力系統。這種電氣開關設備利用隔離開關、接地開關、大電流開關機構、熔斷器和斷路器來控制、調節、切斷、隔離和釋放電流。

由於任何電氣故障都可能產生威力極大的電弧，高壓電氣開關設備必須持續可靠地運作。對於電氣故障發生率高且需要定期斷電的運作環境而言，這種開關設備至關重要。它常見於大型輸配電系統以及商業或工業設施。

開關設備絕緣類型
由於電壓不同，開關設備也可以使用不同類型的絕緣材料來保護帶電設備免受電氣故障的影響。開關設備外殼採用以下幾種絕緣類型。

●氣體絕緣電氣開關設備
氣體絕緣開關設備 (GIS) 使用斷路器，利用加壓六氟化硫 (SF6) 氣體來絕緣導體和接點，並熄滅電氣故障產生的電弧電流。二氧化碳 (CO2) 是 SF6 的環保替代品。以 CO2 取代 SF6 可在設備生命週期內減少 10 噸溫室氣體排放。

●空氣絕緣電氣開關設備
空氣絕緣開關設備 (AIS) 利用壓縮空氣或磁力來延長電弧，使其自行放電的斷路器。

●油浸式電氣開關設備
油絕緣開關設備在載流觸點分離時，會沿著電弧路徑蒸發礦物油，並用氫氣氣泡將其包圍，從而排出電流並防止電弧再次點燃。

●真空絕緣電氣開關設備
真空絕緣開關設備消除了可能被電流電離的分子。即使電壓升高，任何電弧都會被拉伸並耗盡。

開關設備安裝
所有電氣開關設備必須由持有相應資格的工人依照適用的安全規範、建築準則和製造商說明進行安裝。正確的安裝可確保最佳的運作可靠性。