張迎洲

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷增長(zhǎng)，中國(guó)正處于工業(yè)化水平快速發(fā)展階段，裝備設(shè)施也不斷的得到開(kāi)發(fā)和完善。在配電系統(tǒng)中，低壓開(kāi)關(guān)柜主要由各種低壓電器構(gòu)成，而低壓開(kāi)關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)是低壓電器元件的重要載體，因此低壓開(kāi)關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)的合理、科學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜安全、可靠運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。尤其是在使用低壓電器時(shí)，應(yīng)用范圍廣、市場(chǎng)需求量大的低壓電器提供了良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。在此基礎(chǔ)上，本文概述了目前低壓柜的主要用途，并針對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探析，以適用于中國(guó)市場(chǎng)需求的低壓柜為前提，更好地推動(dòng)低壓柜的發(fā)展和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：新形勢(shì);低壓開(kāi)關(guān)柜;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在電力系統(tǒng)中，低壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)電力系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行發(fā)揮著極為重要的作用，是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。低壓開(kāi)關(guān)柜的應(yīng)用較為廣泛，電力、石油以及建筑等多個(gè)領(lǐng)域都得到了一定的發(fā)展，其主要是用于輸配電和電能轉(zhuǎn)換方面。人們對(duì)供電的安全性和可靠性要求也越來(lái)越高。顯然，對(duì)于提升處在電網(wǎng)末端的低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)性能顯得尤為重要。

1低壓開(kāi)關(guān)柜概述

低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備作為低壓供電系統(tǒng)中最完整的設(shè)備，在電力系統(tǒng)中也起著非常重要的作用。低壓開(kāi)關(guān)柜主要有兩種類(lèi)型，一種是固定式，另一種是抽出式。其中可抽出式低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備被廣泛使用。只有了解其特性，分析其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能更好地發(fā)揮低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備應(yīng)有的作用，從而保證其穩(wěn)定性。低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備負(fù)責(zé)低壓供電系統(tǒng)中電能的控制、保護(hù)、測(cè)量、切換和分配。我國(guó)大部分電能供電都是通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備。目前市場(chǎng)上的低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備有十幾種，分為固定式和可逆式兩種結(jié)構(gòu)：從機(jī)柜連接到焊接和緊固連接。具體來(lái)說(shuō)，主要由固定面板類(lèi)型，固定分區(qū)類(lèi)型，拉出類(lèi)型，混合類(lèi)型和智能類(lèi)型組成。目前幾種常用的低壓開(kāi)關(guān)柜的類(lèi)型，開(kāi)關(guān)設(shè)備模型總結(jié)如下：GGD型固定開(kāi)關(guān)設(shè)備，GCK型抽出式開(kāi)關(guān)設(shè)備，GCS型抽出式開(kāi)關(guān)設(shè)備，MNS型抽出式開(kāi)關(guān)設(shè)備，MCS型抽出式 智能開(kāi)關(guān)柜。

2低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題

目前，低壓開(kāi)關(guān)柜已被廣泛應(yīng)用于我國(guó)眾多行業(yè)和領(lǐng)域中，并且大量現(xiàn)代化企業(yè)也積極引進(jìn)了各種先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。借鑒國(guó)外相關(guān)工作的經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)設(shè)備的支持下，我國(guó)低壓開(kāi)關(guān)柜的質(zhì)量和生產(chǎn)效率都得到了提升。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)低壓開(kāi)關(guān)柜的發(fā)展仍然相對(duì)落后，在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中依然存在很多問(wèn)題?；A(chǔ)設(shè)備不符合低壓電器的標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)。機(jī)柜結(jié)構(gòu)精度低，結(jié)構(gòu)不規(guī)范，機(jī)柜容易變形，技術(shù)人員在安裝過(guò)程中存在很多差異和差距。并且，機(jī)柜變形會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部電氣連接損壞，嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行和維修，或造成企業(yè)損失。為取得眾多消費(fèi)者的信任，企業(yè)在生產(chǎn)低壓控制柜時(shí)一定要滿(mǎn)足客戶(hù)的需求，提高低壓控制柜的質(zhì)量，不斷改進(jìn)低壓柜的結(jié)構(gòu)，緊跟其發(fā)展趨勢(shì)，完善性能結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)和準(zhǔn)確性。

3低壓開(kāi)關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1低壓開(kāi)關(guān)柜體結(jié)構(gòu)分為固定式和抽屜式

固定式低壓開(kāi)關(guān)柜的每個(gè)單元都是固定安裝的，不能隨意拆卸。其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)用，能充分利用柜內(nèi)的安裝空間，便于電器元件的安裝和固定，缺點(diǎn)是維修時(shí)必須切斷整個(gè)開(kāi)關(guān)柜電源。抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜的每個(gè)電源單元和電機(jī)控制單元都安裝在抽屜中。抽屜可以根據(jù)需要推進(jìn)和抽出，抽屜也可以互換。抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜可以很好地解決不間斷供電維護(hù)的問(wèn)題，可以輕松更換故障設(shè)備，提高電氣元件的未來(lái)可維修性。缺點(diǎn)是價(jià)格比較高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

3.2低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)和尺寸的模數(shù)化

在低壓開(kāi)關(guān)柜設(shè)備中，存在許多不同的數(shù)據(jù)關(guān)系，例如構(gòu)建塊的大小、安裝孔尺寸和距離、不同對(duì)象的測(cè)量和顯示以及插入位置的相關(guān)性。低壓開(kāi)關(guān)柜的機(jī)械設(shè)計(jì)中，假設(shè)這些數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和位置關(guān)系有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的大小從而建構(gòu)成模塊，而這個(gè)主模塊中又形成各個(gè)分模塊，那么在設(shè)計(jì)、放置和維護(hù)方面，它的便捷性將大大提升。設(shè)置結(jié)構(gòu)和柜體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化可以輕松提高低壓開(kāi)關(guān)柜的組裝速度和工作效率。低壓開(kāi)關(guān)柜相當(dāng)于安裝低壓開(kāi)關(guān)電器的容器。當(dāng)然，我們希望在這個(gè)容器中包含盡可能多的單元，這樣可以提高空間利用率并降低成本。

3.3 低壓開(kāi)關(guān)柜的外觀設(shè)計(jì)

內(nèi)部分離涂層的類(lèi)型及型材的選擇都在考慮檢修維護(hù)的前提下由覆鋁鋅鋼板制成，柜體間的拼接均采用自攻螺釘，以便柜體間調(diào)配。與焊接框架結(jié)構(gòu)相比，測(cè)量誤差小，安裝維護(hù)方便。當(dāng)?shù)蛪洪_(kāi)關(guān)柜達(dá)到一定功率時(shí)，機(jī)體由不銹鋼制成，提高低壓開(kāi)關(guān)柜的動(dòng)熱穩(wěn)定性的同時(shí)，還具有良好的耐酸堿特性和耐溫特性。機(jī)柜頂部的側(cè)邊采用可拆卸結(jié)構(gòu)，方便現(xiàn)場(chǎng)并柜柜頂水平母線(xiàn)安裝和切割。做好母線(xiàn)室、功能單元區(qū)、電纜室之間的隔離，避免產(chǎn)生電弧，對(duì)帶電導(dǎo)體進(jìn)行有效隔離;并且通常使用隔板將所有功能組件，與母線(xiàn)系統(tǒng)隔離。但電纜連接總線(xiàn)系統(tǒng)沒(méi)有斷開(kāi)。如果操作單元出現(xiàn)故障電弧和金屬蒸汽，將不會(huì)擴(kuò)展到操作的其他部分，也不會(huì)影響到主母線(xiàn)和配電母線(xiàn)系統(tǒng)。，低壓開(kāi)關(guān)柜的前門(mén)適合安裝電表，前門(mén)必須是單獨(dú)的;為了更好的呈現(xiàn)指示儀表的數(shù)據(jù)，指針長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò) 2 m。操作裝置的安裝長(zhǎng)度（中心線(xiàn)）在低壓開(kāi)關(guān)柜基礎(chǔ)面以上不得超過(guò)2m。底板由鋁板制成，以分離磁場(chǎng)。低壓開(kāi)關(guān)柜的維修通道通常不高，800mm及以上后門(mén)采用對(duì)開(kāi)門(mén)，方便維修和安裝。

3.4合理的抽屜結(jié)構(gòu)

抽屜是抽屜式開(kāi)關(guān)柜的主要組成部分，其結(jié)構(gòu)由：側(cè)板、柜門(mén)及附件門(mén)板、下抽屜板、抽屜背板及接插件母線(xiàn)接觸夾、隔板、二次連接器、抽屜閉鎖裝置、斷路器操作機(jī)構(gòu)等。抽屜底板上應(yīng)鉆有安裝孔和散熱孔，方便各種電器元件的安裝;在抽屜側(cè)板上安裝閉鎖裝置，該裝置作用于抽屜的抽出緩沖，防止拉動(dòng)后立即倒塌;抽屜左右側(cè)板或底板上應(yīng)裝有滑軌，電纜應(yīng)在左右側(cè)板或底板上，使抽屜一、二次接插件能良好的對(duì)接，避免接觸損壞。抽屜內(nèi)有一次元件安裝區(qū)和二次元件安裝區(qū)，主要元件安裝區(qū)主要安裝斷路器、接觸器及其附件，而二次元件安裝區(qū)主要安裝電流互感器、中間繼電器等元件。一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)部件的分離和相互分離可以使安裝更清晰，減少誤差電弧對(duì)一次和二次部件的影響，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定。抽屜必須具有工作位、測(cè)試位、凹槽和機(jī)械鎖定功能，只允許操作變位，禁止自行移動(dòng);抽屜面板配有鎖定裝置，當(dāng)抽屜處于工作位置時(shí)門(mén)板被閉鎖。

4低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他事項(xiàng)

4.1 低壓開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)的設(shè)計(jì)

無(wú)論開(kāi)關(guān)設(shè)備是正常運(yùn)行還是發(fā)生短路故障，只要低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備中存在電壓和電流，都會(huì)產(chǎn)生電能和熱量。當(dāng)電流達(dá)到最大值時(shí)，所需功率和體積的電場(chǎng)振動(dòng)強(qiáng)度也是最高的。因此，有必要確保低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備能夠承受這些沖擊，企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意這個(gè)問(wèn)題。

4.2低壓開(kāi)關(guān)柜監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)

作為電力系統(tǒng)的控制器，低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備必須時(shí)刻處于工作狀態(tài)，但在連接運(yùn)行狀態(tài)下，可能會(huì)受到一定程度的損壞，從而導(dǎo)致低壓柜出現(xiàn)故障和老化。這將影響電力系統(tǒng)的安全功能。當(dāng)設(shè)備的環(huán)境溫度達(dá)到一定水平時(shí)，就會(huì)發(fā)生絕緣事故。因此，為保證用電設(shè)備的安全運(yùn)行，防止事故的發(fā)生，提高供電質(zhì)量，必須對(duì)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備采取安全保護(hù)措施，包括開(kāi)關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和內(nèi)部溫度的監(jiān)測(cè)。一種新型的溫度測(cè)量系統(tǒng)，可以更好地控制電路板的內(nèi)部溫度，并防止對(duì)設(shè)備組件的不利影響或線(xiàn)性絕緣體的老化。兩個(gè)饋線(xiàn)跳閘報(bào)告基本相同，可以判斷為上跨越電力線(xiàn)或其他高空金屬物體，落在上下接觸網(wǎng)和地面上。

5結(jié)束語(yǔ)

總而言之，作為低壓配電系統(tǒng)中最基本、最主要的成套設(shè)備，低壓開(kāi)關(guān)柜的安全性和穩(wěn)定性直接影響著整個(gè)配電系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。為了選擇具有成本效益和實(shí)用的產(chǎn)品，有必要了解低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能和特性，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目選擇合適的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。此外，我們應(yīng)該不斷積累經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)和技術(shù)，改進(jìn)低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)。相信，隨著科技的發(fā)展，融合了智能化、通信化、模塊化等先進(jìn)理念的低壓開(kāi)關(guān)柜必將成為未來(lái)發(fā)展中的主導(dǎo)產(chǎn)品。

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