低壓柜結構設計分析

郭龍

摘 要：隨著我國經濟及工業的發展，設備普遍采用電控系統來進行控制，而低壓電器的應用則更為廣泛，發展前景良好。本文正是在這樣的背景下，梳理現有低壓柜的應用情況發現存在的問題，并探討低壓柜的結構設計，為低壓柜的設計、發展提供參考。

關鍵詞：低壓柜體；柜體結構；模塊化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.026

隨著國民經濟的發展，電氣化水平逐漸提高，配電系統在人們生活和工業生產中的作用日漸凸顯，其穩定性、可靠性關乎生產生活的安全與效率，顯得尤為重要。而低壓開關柜的設計是配電系統的重要控制中心，因此需充分了解其柜體結構，對柜體進行模塊化設計，在提高經濟效益的同時，更好服務社會和企業發展。

1 我國低壓柜柜體現狀

1.1 低壓開關柜柜體結構

低壓開關柜包含一個或多個低壓開關設備及與之想配套的采集、控制、調節、保護等設備，是按照一定規則連接生產單位的機械部件和電氣元件，并使用結構部件進行組合，進而實現某種特定功能的組合體。

1.2 低壓開關柜結構及應用

目前我國低壓成套開關設備生產廠家已達到 1000多家，生產品種也有數十種，其產品技術性能參數、加工工藝都有了明顯的提高。很多生產廠引進了國外先進的數控飯金加工設備，有些工廠還具備了柔性加工線，其鈑金加工工藝已達到國際水平。但是，技術含量高的產品的開發還遠遠跟不上經濟發展的需要，絕大多數生產廠都不具備產品的獨立開發能力。產品的品種及性能方面也不能滿足市場的要求。市場中技術要求比較高的場合已被越來越多的進口產品或合資企業的產品所占領。

2 低壓柜柜體結構的設計分析

2.1 低壓柜柜體生產組裝方式的改進

我國企業借鑒國外先進生產理念和先進技術以增強自身的競爭力，提高產品質量。低壓開關柜生產企業在柜體生產中，將傳統的單一焊接模式改為抽出式/固定式結構，可提高低壓柜的有效利用空間，提高產品質量，降低維護、維修的使用成本。

2.2 低壓柜體安裝維護的改善

在訂單式生產情況下，生產企業會在客戶指定型號的低壓柜預留安裝孔，這樣會降低產品設計與生產效率。為提高經濟型，降低低壓柜體安裝、維護成本，低壓柜柜體的設計應盡可能模塊化，合理布局預留線孔、安裝孔和元件位置。低壓柜柜體外觀設計要突出其功能性，更要考慮安裝的方便性與散熱。

2.3 提高低壓柜的結構強度

低壓柜的結構強度是保證內部元件安全與用電安全的重要保證，也是低壓柜設計使用的初衷。要求低壓柜在安裝與運行過程中保持柜體結構狀態，并能防止一般性沖撞。另一方面，低壓柜要能夠承受較大的電流沖擊，因而其柜體及內部元件應用足夠的絕緣強度。

3 低壓柜柜體模塊化的設計

3.1 監控模塊設計

作為電力系統管理的控制器，低壓開關柜必然長期處于工作狀態，造成老化和容易遭受損壞，進而引發故障，繼而影響電力系統的正常運行。一般而言，當設備或環境到達一定溫度時易引發絕緣事故，因此為保證整個電力系統的安全運行，提高用電質量，減少失誤發生，須對運行設備及柜內溫度進行嚴密監控。

本設計的新型溫控系統，以實現柜內部溫度監控的實時性。該系統可隨時對柜內溫度進行檢測與判斷，當溫度超過閾值是可發出警報，極端情況下課自行斷開控制開關，降低火災風險，提高低壓柜的安全性。溫度監控系統包括柜內通信接口、電源、溫度采集、繼電器輸出等模塊的設計，合理采用新材料和新技術，改善低溫柜運行質量。

而設備運行監控需要在低壓柜柜體設計時就充分考慮柜內的電路設計——電壓/電流采集電路及開關柜采集電路。對電壓采集線路而言，要將220v電壓通過串聯大電阻轉為低電壓，保證電壓互感器輸入為低電流，提高監測精度。而電流采集線路一般為交流電，使用無磁飽和的分流器保障電流采集器安全高效工作。除此，還要對柜內的斷路器、接觸器等的工作狀態進行監控。

3.2 低壓柜母排設計

只要低壓柜中有電壓和電流，無論其是正常工作還是短路，都會力的作用和熱效應。電流越大，力和熱效應就越明顯。因此，低壓柜必須保障能夠抵御這些沖擊，這在低壓柜的設計生產時必須考慮。

這其中主要是低壓柜中電動力、熱力等母排的穩定性。其中，電動力指電流流經電器元件時產生磁場，載流導體在其中受到的力；而母排的受力則有所不同，若為直流電，則是一個相對恒定的常數，而為交流電時，則隨之變化。對熱穩定性來說，熱量傳遞可分為穩定傳熱、瞬間傳熱兩種，均受所處工作環境影響，對低壓柜來說，就要包括柜體外殼溫度、內部元件所受外界文圖及熱流密度。

3.3 低壓柜柜體結構標準化設計

一般而言，常用的低壓柜都使用采用模塊化的插拔組件，使用相同殼架等級、尺寸的部件。對于同一個產品制造商來說，其尺寸外形尺寸可以是模塊化的，便于組建的維護與更換。

標準化的設計雖然在工程施工中可節省投資，但設計與制造周期一般都較長，要求設計人員熟悉所有不同的配電柜、備品等，設計較為負載，在設計沒有完成之前廠家無法制造。目前階段，時間意味著成本也意味著效益，因此中小工程的柜體結構標準化設計意義不大，但對于中大型的建筑工程而言，低壓標準配電柜設計意味著成本的降低。

對于標準配電柜而言，其外形尺寸及外部結構都應是相同的，以保證互換性，這是標準電柜的最基本原則。

4 結語

低壓柜作為生活、生產的基礎設備，影響著生產生活的效率、安全，而低壓柜的設計水平與制造工藝影響著其性能和品質，須注重柜體結構設計，改善設計理念，提高生產工藝，才能有效保證低壓柜的生產、應用質量。

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