高低壓開關柜的結構和工藝特點的分析

郭駿彥

（大同煤礦集團機電裝備同中電氣有限責任公司， 山西 大同 037305）

引言

在電力系統中高低壓開關柜是必不可少的裝置，高低壓開關柜對整個電力系統的正常運行以及電力分配都有非常重要的影響[1-2]。煤礦井下有很多機電設備需要電力供應，因此煤礦供電系統中高低壓開關柜同樣是重要的構成部分。隨著社會的發展，人們的安全意識越來越高，對高低壓開關柜各方面的要求也逐漸提高。為順應時代發展，有必要對高低壓開關柜的結構和工藝進行重新設計和分析[3-4]。對于高低壓開關柜從結構角度可以將其劃分成為兩類，分別為抽出式和固定式。從開關柜連接方式角度可以將其劃分成為三類，分別為緊固組裝式、焊接式以及上述兩種方式的結合形式[5-6]。設計人員在對高低壓開關柜進行設計分析時，應該充分掌握不同形式和結構開關柜的特點，通過創新設計，充分發揮不同形式高低壓開關柜的優勢，提升其整體性能。

1 高低壓開關柜的結構

1.1 高低壓開關柜的結構形式

在生產制造高低壓開關柜時，根據開關柜整體結構形式可將其劃分成為抽出式和固定式兩種類型。固定式開關柜主要應用在各種電器中，需要將高低壓開關柜直接固定在對應的位置上進行工作。內部所有的元器件都是固定不動的，無法進行移動，如果某些元器件出現故障問題，則可以對其進行更換，柜體上用于安裝元器件的部位也可以拆除更換。固定式高壓低壓開關柜外觀形式比較豐富，常見的包括立體式、臺式、箱式等。另外一種形式為抽出式高低壓開關柜，這種結構的開關柜與固定式開關柜的區別在于柜體內部的元器件可以根據實際需要進行移動。這種結構高低壓開關柜通常具備更好的環境適應性，主要用在生產器械中，能更好地滿足實際生產需要。需要注意的是，在移動抽出案板元器件時應該做到輕便，完成移動抽出工作后還要保證其工作可靠性。因為抽出式高低壓開關柜需要對各類元器件進行轉換移動，因此對生產制作要求相對較高。只有具備較好的精確度才能保證內部元器件的調整自如。

1.2 高低壓開關柜的連接工藝形式

根據高低壓開關柜的連接工藝形式可以將其劃分成為三類，分別為緊固組裝式、焊接式和組合式，其中組合式是指焊接式和緊固組裝式兩種方式的結合。焊接式高低壓開關柜就是利用先進的焊接技術，將存在相互位置關聯的元器件進行焊接連接，以達到組裝的目的。焊接式高低壓開關柜的好處在于元器件之間的連接牢靠，且生產工藝簡單。劣勢在于開關柜內部元器件的組裝精準度較低，在焊接過程中容易造成元器件變形，這對焊接操作人員技術提出了較高的要求，如果焊接質量不達標就會對元器件性能造成影響。緊固組裝式就是利用元器件的結構特征以及各種連接機構對元器件進行連接，實現位置的固定。這種組裝方式的優勢在于連接形式靈活，有更好的工作環境適應性，可根據元器件結構特征進行靈活調節調整，尤其是常用元器件可以實現標準化設計和生產制造。與焊接式相比較而言，緊固組裝式的缺陷在于連接可靠性稍低。組合式的連接方式可以充分發揮上述兩種連接方式的優勢，在一些部位通過焊接的方式進行連接，而在另外一些部位通過緊固組裝的形式進行連接，既體現了焊接的牢靠性，又體現了組裝的靈活性，具有更好的適應性。

2 抽出式高低壓開關柜的工藝特點

從工藝特征角度看，抽出式高低壓開關柜表現出很多特性。以下從四個方面進行分析：首先，在設計制造抽出式高低壓開關柜式時，內部結構元器件通常都是通過緊固組裝的連接方式進行連接，且在設計階段就在開關柜結構上設計了一定數量的安裝孔位，這些孔位都是根據實際需要設計，所以能夠適應各種使用需要。其次，抽出式結構設計比較合理，將主線室設計在整個柜體的上部區域，各種線路全部布置在主線室內，保證線路的整齊不混亂。電器室位于整個柜體的中部位置，在內部布置各種類型的元器件，實現對外部機電設備的電氣控制。柜體下部位置還留有一定的區域空間，主要作用是布置電纜。柜體不同區域使用鋼板進行隔開，保證了每個區域的獨立空間，提升了柜體的安全性能。可以看出，抽出式開關柜整體結構設計合理。如圖1 所示為典型抽出式高低壓開關柜的結構圖。再次，抽出式高低壓開關柜中設計有很多抽出案板，將元器件安裝固定在案板上，案板都可以抽出，但是對案板都設計了機械鎖，此項設置可以保障案板的使用安全，充分發揮其功能。最后，在設計案板高度和寬度時應該確保所有案板的規格尺寸相等，需要對案板的總數量進行控制?；谏鲜龅某槌鍪礁叩蛪洪_關柜的工藝特點分析可以看出，這種方式的開關柜總體工藝結構相對復雜，在設計制造過程中有很多要求，過程復雜，這勢必會在很大程度上提升高低壓開關柜的生產制造成本，不利于其推廣使用。

圖1 典型抽出式高低壓開關柜結構圖

3 固定式高低壓開關柜的工藝特點

設計人員在對固定式高低壓開關柜進行設計制造時，如何保障開關柜的散熱問題是設計制造的重點問題之一。因為散熱問題是固定式開關柜的缺陷之一，散熱性能越好，能夠將開關柜內元器件在工作過程中產生的熱量及時散發出去，保障內部元器件的使用性能。相反，如果不能及時將熱量散發出去，輕則影響元器件的使用性能，重則會造成元器件的損傷。一旦開關柜內元器件由于散熱問題導致無法正常工作，就會影響高低壓開關柜的使用性能，進而對煤礦井下供電系統產生影響，礦井的生產工作無法得到有效保障。對于高低壓開關柜的散熱問題，設計人員應該專門設計一個散熱通風窗口，通過這個窗口，及時將開關柜內的熱量散發出去，避免柜內溫度過高，對元器件性能產生影響，達到延長開關柜及元器件使用壽命的目的。固定式高低壓開關柜各個部分都是相對固定的，但是在設計時還是需要對開關柜頂部外殼進行可拆裝設計，即頂部外殼應該做到隨時可拆。這樣設計的目的有兩個，其一是方便安裝開關柜內的元器件，在對開關柜內的元器件進行安裝時，可以通過頂部位置窗口進行安裝；其二為方便日常的檢修維護，當開關柜需要檢修或維修時，就可以將頂部外殼拆下來，通過這個窗口對內部元器件進行維護和檢修。另外，在固定式開關柜外殼上還會設計吊環，由于開關柜質量較大，需要利用專門的器械設備通過吊環對開關柜進行搬運和吊裝。和抽出式開關柜相比較而言，固定式開關柜內部工藝結構相對要簡單很多。因為內部元器件都是相對固定的，不需要考慮其抽出移動問題。簡單結構不僅方便其設計制造，而且在后期維護方面也要簡便很多，生產制作及其維護成本相對較低。

4 結語

基于上述分析可以看出，抽出式和固定式高低壓開關柜各自都具備有一定的優勢和缺陷。固定式開關柜結構簡單，但功能受限，使用場景較窄，且存在散熱問題。抽出式開關柜結構相對復雜，但功能相對比較靈活，能夠適應很多的場景。在礦井供電系統中選用高低壓開關柜時，通常都是綜合考慮實際情況，將抽出式和固定式開關柜進行結合使用，以充分發揮兩種結構形式高低壓開關柜的結構和工藝優勢，使之更好地服務于煤礦生產實踐。這對相關業務人員的綜合素質提出了較高的要求，因此業務人員應該在實踐中不斷總結經驗，以提升自身能力，設計制作出性能更優的高低壓開關柜。