論電氣控制柜工藝設計重要性

黃 煒

（長委陸水樞紐工程局，湖北 赤壁437302）

1 引言

工藝就是把原材料、半成品變成產品的手段和過程，它是實踐經驗的理論化。電氣控制柜原理圖設計的好壞決定了其實用性、先進性和自動化程度，而工藝設計則決定了電氣控制設備的制造、使用、維修等的可行性，直接影響電氣原理圖設計的性能目標及經濟技術指標的實現。因此，產品的工藝設計和原理圖設計同等重要。電氣控制柜的工藝設計包括結構工藝設計、電氣工藝設計、裝配工藝設計、包裝工藝設計，本文將從這幾個方面進行論述。

2 結構工藝設計

電氣產品的結構設計除了應滿足使用功能、基本規范要求（如機柜通用技術條件[1]、相關驗收規范[2]、電氣設備安全技術規范[3]）外，還應同時滿足結構工藝性要求，例如：降低材料和能源的消耗，減少生產工藝準備、制造、修理和技術服務時間，其中國際用戶對產品檢修維護方便性要求很高。下面僅對出口項目應注意事項進行闡述。

2.1 結構裝置、調整和維修的可行性

結構的工藝設計應首先以不防礙檢修為前提，在圖1中可以看出電阻器的位置與其正前方的銅排有沖突，一旦出現需更換電阻的時候，更換將會十分困難。

圖1 電氣控制柜側面

現代國際主流產品工藝設計都考慮了帶電檢修要求，如圖2中ABB的電氣設備柜體里的整流橋部分設計成了一個整體可抽出式組件，在運行中如果出現故障可先讓備用整流橋繼續運行，然后將故障整流橋帶電進行整體抽出檢修。圖2中抽出式模塊抽出后在寬敞的空間里檢修，給用戶檢修維護帶來方便。這種整體抽出式結構類似于MNS開關柜的抽屜式結構，但又不同，因為其他不同功能的器件也實行了抽出式結構，如下面的散熱風機也是抽出式結構，所有這些都是為了滿足不停電檢修要求。我國電氣產品應往這方面發展，即在充分考慮散熱、安全的前提下，盡量將多種功能的器件組合成一個整體抽出式組件模塊，以利于帶電檢修。現代技術不停發展，已有很多國際項目招標時明確提出帶電可抽出式檢修的要求。

圖2 抽屜式晶閘管組件

2.2 材料的經濟性

電氣控制柜關鍵器件的排列對材料的經濟性起到一定作用。以可控硅勵磁控制柜為例，全控橋有6個可控硅，交流輸入與直流輸出電流都較大，須使用銅排連接，根據工作經驗，雙整流橋時，單橋的6個可控硅正極輸出的3個可控硅放在負極輸出的3個可控硅上面比與之相反的排列將節省1/3的銅排使用量，同時由于銅排覆蓋面積小，從美觀上也大大改善。因此良好的結構工藝設計在一定程度上節約材料，降低生產成本。

2.3 空間冗余性

2.4 對現場環境的適應性

2.4.1 濕度

有些國家電站離海邊近，現場環境潮濕，柜體易銹蝕，因此工藝設計中應考慮相關防護措施，如要求柜體所有螺絲采用不銹鋼螺絲，銅排要求鍍鎳而不是常用的鍍錫等。

2.4.2 小動物

有些項目的柜體運到現場安裝后，過很長一段時間才會投入運行，停放期間一些小動物，比如老鼠進入柜體咬壞電線，有個尼泊爾電站的柜體在存放期間進入了老鼠，老鼠從柜底電纜入口處進入將ABB開關的控制線咬壞，由于在保修期內，最后只得派人去現場重新走線，十分費時費力，后來在一些國際項目工藝設計中我們就要求在柜體底部電纜進出口采用如圖3所示的格蘭頭方式，格蘭頭良好的可調節緊固密封性使電纜進入柜體后能良好密封完整，既可防動物也可防水滴進入。

圖3 柜底格蘭頭

2.4.3 現場特殊布線

國內進出線通常都是下進下出，電纜都從電纜溝穿過，國外新建電站也大多如此，但一些國外的老電站改造時，因為現場地板太薄不可能再開挖走線，只能上進上出。例如阿富汗KAJAKI項目現場電纜就是上進上出，生產前期因和對方進行了大量溝通，所以已提前知道這個情況，在進行柜體生產時專門做了一個進線柜用以進出粗電纜，投入運行后用戶十分滿意。圖4從左至右第3個柜體即為專門增加的進線柜。

圖4 阿富汗KAJAKI項目現場

2.5 走線槽布置

盡量多布置走線槽，圖5所有線進了線槽后看起來美觀整齊，而圖6由于沒事先布置走線槽，走線顯得十分凌亂，毫無美感可言。

6月6日，上海人民團體聯合發起，沙千里與各界知名人士馬敘倫、陶行知、王紹鑒、羅叔章、許廣平、周建人、林漢達等164人聯名上書蔣介石、馬歇爾及各黨派，呼吁停止內戰。

圖5 插件底部

圖6 過壓保護回路

3 電氣工藝設計

電氣工藝設計也稱施工圖設計，主要內容是電氣控制柜的總體配置、總接線圖。具體要求在國標[2]里有，這里不一一細說，只針對出口項目應注意的事項進行闡述。

3.1 銅排及電線顏色要求

國內制造廠對于電氣控制柜交流電線顏色通常都使用黑色，或者按照國標[4]要求使用三相交流電分別對應黃、綠、紅，而一些國家對這個有專門要求，且不同于國內，大都采用歐標或美標，如《IEC60446人-機接口標記和鑒別的安全和基本規則》（等同于國標GB 7947[5]）等，現整理出一些國家常用的顏色要求，見表1。

表1 國際對三相交流電用線顏色要求

曾經有個泰國出口項目，當時技術協議對母排顏色要求為：交流電三相分別對應紅、黃、藍。做電氣工藝設計時由于未按此要求使用相應的顏色套管，導致貨物抵達現場后，對方監理一定要我方按技術協議派人去現場整改，費時費力不說，還造成我們做產品不認真不負責的印象。因此出口項目做電氣工藝設計時一定要考慮到細節要求。

3.2 電線線徑大小

電線線徑大小我們一般按國標要求電流線用4mm2，控制線用1.5mm2即可，而有些出口項目會對用線線徑提出專門要求，如電流線用6mm2等。在做工藝設計時要注意這些細節要求。

3.3 布線

從抗干擾方面考慮，每個項目的電氣工藝設計里應有詳細的布線設計，即各電線走線方向及路徑。如果工藝文件里沒有這些詳細要求，則可能出現一個項目里每套柜子由于配線人員不同，出現各個走線方向及路徑不同的問題，抗干擾問題不說，起碼會出現外觀走線上的不一致，顯得產品極不正規，因此每個項目的工藝設計文件應對此詳細要求。

4 裝配工藝設計

4.1 配線連接

裝配工藝設計時一定明確要求在施工時接線要壓入端頭后再接入接線端子，有些工人因嫌線徑較粗不好壓入就直接接入端子，曾經有個出口項目就存在這個問題，結果貨到現場后被當地監理檢查發現并要求整改。

4.2 器件標簽

國內器件的標簽一般只顯示圖紙里的器件標號，而一些發達國家電氣產品在每個器件上不但清楚粘貼，還有詳細的功能說明，和接線圖上的器件說明對應一致，這樣檢修時查找會方便很多。這在工藝設計里需專門要求。

4.3 電線固定理線夾

有些少量線需在沒法安裝線槽的地方走，這時應如圖7、8所示安裝固定理線夾，這樣電線既能固定又走得順直好看。

圖7 固定理線夾

圖8 固定理線夾

4.4 器件安裝距離

裝配工藝設計文件里應該對手動鉆孔安裝的器件相對距離有專門要求：即保證器件接線美觀。例如圖9，此處就是左側開關電源離左側線槽太遠，導致開關電源出線太長，不能很好進入走線槽。原因是裝配工藝文件里對此沒有提出專門的要求。

圖9 器件安裝圖例

4.5 銅排緊固后的標識

電氣控制柜里銅排因為承載運輸大電流的任務，銅排間接觸良好性顯得尤為重要，連接不良的銅排在運行時會出現連接處溫度過高，無法滿足溫升的要求。因此裝配工藝設計里應對連接螺栓標識提出明確要求，根據經驗，可對生產中緊固的螺栓標識蘭色，檢測后的緊固的螺栓標識紅色，醒目的顏色有助于提醒人們注意。

5 包裝設計工藝

世界各國對產品的包裝都有嚴格的要求，出口產品包裝時應認真考慮，充分了解國際貿易的相關準則及有關國家法律法規的規定和客戶的要求，如阿拉伯國家規定進口商品的包裝禁用六角星圖案等。此外，如果客戶對包裝提出某些特定要求，也要根據需要和可能予以滿足。其他對產品的包裝方式與防護包裝方法在國標里都有明確的要求[6-7]，此處不一一細說。下面只對出口項目的一些注意事項進行闡述。

5.1 防碰撞

有些國家電站地處偏僻，進入現場的道路十分崎嶇，這時就要考慮運輸過程中碰撞等安全問題，通常有以下相應的防碰撞方法。

5.1.1 包裝箱外箱體減震處理

有箱體底部加減震層減震、箱體底部加減震球減震及箱體底部加氣囊減震等方法，根據實際情況采用。

5.1.2 包裝箱箱體內部軟包裝減震

考慮發泡包裝減震、EPE模型減震及氣袋填充減震等方法，根據實際情況采用。

5.2 防腐蝕防銹

國際環境復雜，有些國家路途遙遠，經過海上運輸，且常年處于戰亂，柜體到現場后又可能擱置很長時間，因此要做好相應防腐蝕防銹等措施，通常可采用在包裝箱內放置硅膠干燥劑的方法。

5.3 多柜排列標識

對于多柜體的電氣控制柜，考慮現場到貨后可能會出現柜體排列錯誤，從而導致柜間銅排連接失敗，因此包裝箱上要標明詳細排列順序，我局發明出圖10的標記法，即在每個柜體上粘貼此標記，對應哪個柜體就在該標記對應的框框里打勾，這樣一看就能明白具體哪個柜體應放在哪個位置。經過實際運作，現場未出現連接錯誤情況。

圖10 包裝箱外貼標記

5.4 備件里的器件標簽

備件里每個器件都應清楚貼好器件標簽，其英文表述須與裝箱單或技術協議一致，以免產生經濟糾紛。我局就曾經出現這種糾紛，一個土耳其客戶，在產品發貨后說缺一個備件，來函上寫著是：field flashing diode（起勵二極管），我們翻查發貨記錄，原來發了這個器件，只是將這個二極管都標為：diode（二極管），而沒有詳細按對方要求來標明，后來去函解釋后，對方表示理解接受。例子說明在發貨時，備件里每個器件都應按技術協議詳細貼好器件說明標簽，否則容易引起對方誤解。

6 結語

電氣控制設備的差距主要在于產品的性能價格比上，而性價比則在于技術秘密，而技術秘密許多情況下恰恰是工藝問題，因此需要重視工藝技術在科研、生產中的地位和作用，使工藝技術發揮應有的作用。沒有良好的制造工藝技術，再好的產品專業設計也發揮不出應有的效果。各生產企業如果能在產品工藝設計上認真對待，認真仔細做好每一個工藝設計文件并實施，相信我國電氣工業水平一定能走在世界前端。