XZG—12型開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化改造及其關(guān)鍵問(wèn)題的探討

摘 要：配電柜制造業(yè)是我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)，對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，提高開(kāi)關(guān)柜的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力具有非常重要的意義。文章首先對(duì)XZG-12型開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化課題項(xiàng)目及其研究方法做了介紹，隨后作者結(jié)合自身工作實(shí)踐對(duì)開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化中的若干關(guān)鍵問(wèn)題做了簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：XZG-12型；開(kāi)關(guān)柜；優(yōu)化改造

1 概述

配電柜制造業(yè)是我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)，新疆是我國(guó)最重要的產(chǎn)電區(qū)，而斷路器和空氣絕緣設(shè)備的是開(kāi)關(guān)柜關(guān)鍵部件，其性能好壞直接影響開(kāi)關(guān)柜的質(zhì)量。對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，提高開(kāi)關(guān)柜的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。本課題采取校企合作的方式，充分利用學(xué)校和企業(yè)在人才資源、科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)勢(shì)，不僅鍛煉了專(zhuān)業(yè)教師的科研能力，為教學(xué)提供了生產(chǎn)實(shí)踐案例，還可以使機(jī)電專(zhuān)業(yè)教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際更好的結(jié)合，促進(jìn)職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，進(jìn)一步提升了專(zhuān)業(yè)教師教學(xué)科研水平。

2 開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化課題的研究方法

眾所周知，當(dāng)前開(kāi)關(guān)柜市場(chǎng)上的可靠性產(chǎn)品幾乎都是靠進(jìn)口，如ABB、ALSTOM、西門(mén)子等廠家，國(guó)內(nèi)知名品牌也只有屈指可數(shù)的幾個(gè)大廠家以及合資公司的產(chǎn)品。就拿斷路器而言，外資以及合資企業(yè)的斷路器產(chǎn)品成本高、價(jià)格貴，而且工藝復(fù)雜、維修維保都較困難，而國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的斷路器體積較大、可靠性以及機(jī)械效率不高。針對(duì)這種現(xiàn)狀，對(duì)XZG-12型開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行優(yōu)化改造，可以達(dá)到開(kāi)關(guān)柜技術(shù)更先進(jìn)、可靠性更高、體積更小、生產(chǎn)運(yùn)輸更便利的目的。優(yōu)化改造成熟的產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)后，其市場(chǎng)潛力將非常巨大。

XZG-12型開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化課題組成員深入特變電工自控分公司配電柜生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)察看、實(shí)地調(diào)研，與企業(yè)技術(shù)人員交流溝通，確定研究目標(biāo)。XZG-12交流高壓固定式小型化開(kāi)關(guān)柜的優(yōu)化改造中，主要對(duì)斷路器、空氣開(kāi)關(guān)、柜體、主母線、自動(dòng)控制系統(tǒng)作為研究目標(biāo)，搜集相關(guān)技術(shù)資料、結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，對(duì)資料進(jìn)行分析總結(jié)和實(shí)驗(yàn)室研究，最終形成配電柜改造方案，硬件設(shè)計(jì)成型后，進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化。最終在現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試并不斷的修改完善。

我們對(duì)傳統(tǒng)的高壓開(kāi)關(guān)柜中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析總結(jié)，主要包括斷路器、空氣開(kāi)關(guān)和繼電器電路現(xiàn)場(chǎng)操作箱三大部分現(xiàn)有問(wèn)題的分析解決方案，為其優(yōu)化改造提供數(shù)據(jù)。對(duì)XZG-12交流高壓固定式小型化開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化改造，主要內(nèi)容包括柜體、主母線、端子排，PLC控制柜，觸摸屏、傳感器，斷路器、互感器、空氣開(kāi)關(guān)等所有配套控制的附件。對(duì)XZG-12交流高壓固定式小型化開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行優(yōu)化改造，實(shí)現(xiàn)小型化、可靠性和穩(wěn)定性。優(yōu)化XZG-12交流高壓固定式小型化開(kāi)關(guān)柜的斷路器、空氣開(kāi)關(guān)等重要部件，提升生產(chǎn)效率，降低能耗。

3 開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化的關(guān)鍵問(wèn)題

3.1 安全絕緣

將數(shù)組開(kāi)關(guān)和相關(guān)帶電部件整體采用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行澆注，使用這種方式可以使開(kāi)關(guān)內(nèi)部相間絕緣距離以及對(duì)地安全絕緣距離縮短為60-80mm，而空氣絕緣距離為125mm，這樣就達(dá)到了縮減和控制開(kāi)關(guān)柜的體積目的，組合電器外形尺寸只有420×860×580（寬、深、高）。所有連接部分使用環(huán)氧樹(shù)脂澆注后，連接部位的強(qiáng)度也比其它類(lèi)型開(kāi)關(guān)柜提升很多。這種開(kāi)關(guān)柜和SF6充氣柜一樣，可用在環(huán)境惡劣的地方使用，并且真正做到了免維護(hù)。

3.2 真空斷路器優(yōu)化

近年來(lái)，操作機(jī)構(gòu)與真空斷路器組合一體的一體式真空斷路器在電氣行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，由于其體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越的特點(diǎn)而被大量應(yīng)用于各類(lèi)開(kāi)關(guān)柜中。當(dāng)前，一體式真空斷路器的結(jié)構(gòu)和性能都在不斷優(yōu)化進(jìn)步，采用空氣絕緣的絕緣子懸臂式真空斷路器在生產(chǎn)應(yīng)用中容易破碎，而固體絕緣固封式真空斷路器能夠很好的避免這種現(xiàn)象，也很好的杜絕了真空滅弧室外殼絕緣水平較低的缺陷，避免了真空斷路器在分閘狀態(tài)下真空滅弧室沿面閃絡(luò)的事故隱患。一體式斷路器對(duì)于頻繁投切斷路器的場(chǎng)合非常適用，而且對(duì)于提高開(kāi)關(guān)柜整體性能而言是非常優(yōu)異的。

3.3 柜內(nèi)優(yōu)化

第一，可在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝除潮裝置，這樣可以很好的避免凝露，有助于實(shí)現(xiàn)高壓開(kāi)關(guān)柜更好的達(dá)到防凝露的標(biāo)準(zhǔn)。第二，優(yōu)化空氣凈距離，使其滿足規(guī)范要求。比如采用母排相間距離不足的情況下加裝熱縮材料，導(dǎo)體間加裝阻燃絕緣板等措施。第三，使用大爬距絕緣子來(lái)代替舊型號(hào)的絕緣子，以增加爬電距離，達(dá)到更高的電氣標(biāo)準(zhǔn)。如采取如下措施：更換母線絕緣子及開(kāi)關(guān)絕緣子；更換高壓柜內(nèi)絕緣裝置；將環(huán)氧樹(shù)脂絕緣板更換為SMC板；調(diào)整高壓柜內(nèi)復(fù)合絕緣距離。第四，采用電子顯示裝置來(lái)替代互感器等部件，從而提高開(kāi)關(guān)柜整體的智能化水平。

3.4 開(kāi)關(guān)柜溫度監(jiān)測(cè)優(yōu)化

高壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警是非常重要的。當(dāng)前開(kāi)關(guān)柜主要是對(duì)刀閘觸頭、手車(chē)插頭、電纜接頭等重點(diǎn)部位進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，方法仍然是人工測(cè)量，效率低下且故障跟蹤不及時(shí)，反饋修復(fù)不及時(shí)。對(duì)開(kāi)關(guān)柜溫度的智能化改造勢(shì)在必行，以更好的實(shí)現(xiàn)溫度實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，并接入自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，減少人工巡查，保證監(jiān)測(cè)的時(shí)效性。當(dāng)前較為先進(jìn)的是采用無(wú)線測(cè)溫技術(shù)，通過(guò)測(cè)量發(fā)熱點(diǎn)的溫度，以無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)浇邮掌鳎綦x高電壓，然后在處理及顯示器進(jìn)行上傳和就地顯示，提高監(jiān)測(cè)效率。

3.5 開(kāi)關(guān)柜的自動(dòng)化與智能化

當(dāng)前高壓開(kāi)關(guān)柜自動(dòng)化以及信息化水平都在不斷提高，開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)裝置信息、刀閘、斷路器、地刀的分合狀態(tài)的監(jiān)控已不是難事，但其觸頭溫度、實(shí)時(shí)圖像、手車(chē)移動(dòng)電動(dòng)操作、地刀分合電動(dòng)操作的監(jiān)控仍有很大的開(kāi)發(fā)空間。開(kāi)關(guān)柜的智能化改造，要進(jìn)行全面和系統(tǒng)的考慮，要將開(kāi)關(guān)柜的遙測(cè)、遙視和遙控作為主要課題，努力實(shí)現(xiàn)其在線溫測(cè)、在線視頻以及在線操控，能夠?qū)Ω鲃?dòng)作部件狀態(tài)及記錄信息進(jìn)行綜合處理和趨勢(shì)分析，實(shí)現(xiàn)智能化的故障預(yù)警和處理。

4 開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化的理念

本開(kāi)關(guān)柜優(yōu)化課題的設(shè)計(jì)中，充分考慮了產(chǎn)品制造裝配、調(diào)整測(cè)試的便捷性，生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中盡量減少對(duì)環(huán)境的污染，降低能源的消耗。一是將綠色設(shè)計(jì)理念運(yùn)用在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中。XZG-12開(kāi)關(guān)柜采用單元模塊式設(shè)計(jì)，并和其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能優(yōu)化與融合，設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊，這種綠色設(shè)計(jì)理念以及模塊化思維的結(jié)合，有助于很好的滿足電力市場(chǎng)對(duì)電器產(chǎn)品越來(lái)越高的前瞻需求。二是采用了合理的新型制造工藝和方法，如激光加工，少/無(wú)切削加工、激光焊接，超聲波焊接、快速成型技術(shù)等。通過(guò)對(duì)工藝的優(yōu)化，極力避免不必要的二次加工，縮減厚材料的消耗并降低廢料。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目開(kāi)關(guān)柜目前主要圍繞電力系統(tǒng)的二次開(kāi)關(guān)站設(shè)計(jì)，加之中小型的工礦企業(yè)站、交通樞紐站等，其應(yīng)用范圍以及市場(chǎng)前景都是非常可觀的。新疆擁有特變電工、新華能開(kāi)關(guān)廠、奎屯開(kāi)關(guān)廠、飛躍電器和華宇電控等多家生產(chǎn)開(kāi)關(guān)柜企業(yè)，如果改造成功，可以全面推廣技術(shù)成果。通過(guò)開(kāi)關(guān)柜的優(yōu)化改造，不僅可以提高生產(chǎn)企業(yè)單位時(shí)間的產(chǎn)量，降低設(shè)備運(yùn)行的噪音，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)；優(yōu)化后的開(kāi)關(guān)柜產(chǎn)品觸摸屏操作簡(jiǎn)單易懂，直觀明確，大大降低了使用者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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作者簡(jiǎn)介：劉愛(ài)玲（1982，12-），女，漢族，就職于新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電教研室，講師。