論電氣柜工藝設(shè)計(jì)的基本要求

付萬良（陜西秦通電力集團(tuán)有限公司，陜西 西安710000）

0 引言

電氣柜的功能就是將用電負(fù)荷合理地分配出去，通過輸電設(shè)備再輸送到用電器上，從而使用電器得到合適的電能，滿足向化工、石油、冶金、機(jī)電、建筑等基礎(chǔ)工業(yè)送配電需求，并符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的要求。電氣設(shè)備的更新迭代正越來越成為電力供應(yīng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)要提供高效的電力供應(yīng)，就必需提升電氣柜的性能，這也是電氣柜發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。本文將從電氣柜的功能性、安全性、環(huán)保性和美觀性四個(gè)方面要求入手分析，指出電氣柜在設(shè)計(jì)中所需要重視的相關(guān)問題，并提出對(duì)策。

1 電氣柜概述

電氣柜從專業(yè)角度來講就是電氣成套設(shè)備，也是分配電能的重要設(shè)備，故從用戶的角度而言，電氣柜也被成為配電柜。無論是高壓電氣柜還是低壓電氣柜，其構(gòu)成元器件主要包括外殼、花杠、斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、接觸器、熔斷器、負(fù)荷開關(guān)、避雷器、母線、端子排、電流表、電壓表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電度表等。一個(gè)獨(dú)立的電氣柜，可以由上述全部元件組成，也可以由其中一部分元件組成，但是，作為一個(gè)需要帶電的設(shè)備，安全分配電能是最重要的基礎(chǔ)功能。圖1是某電器設(shè)備制造企業(yè)設(shè)計(jì)的建筑用電氣柜（配電柜）原理示意圖。

圖1 某型電氣柜示意圖

2 工藝設(shè)計(jì)的基本要求

2.1 功能性要求

電氣柜的最基礎(chǔ)功能就是接受和饋出電能，是電氣柜電氣工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的因素，因此，滿足電氣柜的功能性要求是最基本的設(shè)計(jì)要求。為此，在電氣柜的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮以下三個(gè)方面的因素。

首先要根據(jù)電氣系統(tǒng)配置圖將所有要配元件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從總體結(jié)構(gòu)上要滿足所有系統(tǒng)配置的全部功能。其次，要充分了解每個(gè)元件的體積和尺寸，為電氣柜柜體的尺寸設(shè)計(jì)出合適的大小，如果是標(biāo)準(zhǔn)柜型，則需要通過工藝設(shè)計(jì)考量所有元件能否滿足柜體尺寸。最后，還要考慮電氣柜內(nèi)所有元件的連接需要，從而構(gòu)成一個(gè)整體的功能性電氣柜。

2.2 安全性要求

安全性是所有電氣設(shè)備都必須要遵守的前提，電氣柜的設(shè)計(jì)更是如此。

以常用的380V 電氣柜為例，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求帶電祼導(dǎo)體的相間距離最小的安全凈距不能小于20毫米（室內(nèi)型）。這就要求電氣柜的工藝設(shè)計(jì)中，如果有祼導(dǎo)體，最小的距離要大于20毫米，在空間結(jié)構(gòu)上要提前設(shè)計(jì)出最合適的安全距離，以滿足電氣柜安全運(yùn)行的基本要求。

在10kV 電氣柜中，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求帶電裸導(dǎo)體的相間距離最小的安全凈距要大于125毫米（室內(nèi)型）。因此，10kV電氣柜在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，除了平行間的距離外，為了節(jié)省空間，多采用立體結(jié)構(gòu)布置母線。比如品字形母線布置，也是為了安全距離的要求而設(shè)計(jì)的。

除了相間距離要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外，帶電體與外殼的距離設(shè)計(jì)也是非常重要一個(gè)因素。目前電氣柜外殼多為鋼板或敷鋁鋅板制作，均為導(dǎo)體。因此，在對(duì)電氣柜的工藝設(shè)計(jì)時(shí)，為保證所有電氣柜柜體的安全，必須要遵循國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，即380V電氣柜安全距離20毫米，10kV電氣柜的安全距離為125毫米，這與相間距是一致的，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵循。

2.3 環(huán)保性要求

綠色環(huán)保，節(jié)約資源是我國(guó)現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的基本認(rèn)識(shí)，也是電力系統(tǒng)中供配電設(shè)備工藝設(shè)計(jì)要求的重要一項(xiàng)內(nèi)容。

土地資源是有限的，面對(duì)越來越高的土地成本，建設(shè)單位和開發(fā)商都非常重視供配電設(shè)施所占用的土地面積，為此，電氣柜工藝設(shè)計(jì)時(shí)就必須要遵循節(jié)約空間的原則。電氣柜工藝設(shè)計(jì)為節(jié)約占地面積，就需要在滿足功能性和安全性的前提下，將所有配置的元件進(jìn)行最緊湊的安裝，合適利用柜體內(nèi)部空間，減小平面面積，最大化的節(jié)約占地。

同時(shí)，電氣柜工藝設(shè)計(jì)時(shí)，還要減少整柜裝配時(shí)的原材料使用，這是電氣柜工藝設(shè)計(jì)很重要的一項(xiàng)內(nèi)容。在各元件連接工藝設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)元件的功能進(jìn)行有次序的布置，最大化減少連接材料的使用，特別是減少銅排的使用，將原料利用率設(shè)計(jì)到最大。

當(dāng)然，為減少電氣柜的占地面積，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，也可以利用絕緣材料對(duì)電氣柜內(nèi)的導(dǎo)電元件進(jìn)行絕緣，從而縮小柜內(nèi)元件的間距，達(dá)到減少占地面積的效果。比如常用的10kV 配電柜KYN28-12型真空斷路器中置柜，其柜體尺寸（寬×深×高）為800×1500×2300 毫米。而交大思源設(shè)計(jì)的10kV 配電柜SYS1-12型全封閉固體絕緣真空斷路器柜，其結(jié)構(gòu)尺寸（寬×深×高）僅為375×820×1200毫米。全封閉的工藝設(shè)計(jì)保證了安全性的前提下，將結(jié)構(gòu)工藝模塊化，大大縮小了占地面積，成為很多受限區(qū)域的首選柜型。

2.4 美觀性要求

橫平豎直是電氣柜內(nèi)部工藝結(jié)構(gòu)中最直觀的表現(xiàn)，也是人們對(duì)電氣柜漂亮與否的直接感受。因此，在電氣柜工藝設(shè)計(jì)中，美觀大方就成為設(shè)計(jì)時(shí)的必然考慮因素。

在分支母線引出時(shí)，從主母排上引下工藝設(shè)計(jì)中，多采用以B相引下線為軸，A相母線與C相母線對(duì)稱分布，從視角上更加好看。再比如在380V電氣柜饋線回路中每項(xiàng)均配置電流互感器時(shí)，電氣柜工藝設(shè)計(jì)時(shí)就將三只電流互感器設(shè)計(jì)為品字型安裝，A相與C相同高，而B相通常會(huì)在A相和C相之間且高于A相和C相互感器，這樣從開關(guān)操作面觀察，整個(gè)元件布置非常漂亮。

美觀性的工藝設(shè)計(jì)還用在元件之間的電線連接上。為了保證柜內(nèi)路線走向美觀，根據(jù)各相序選擇相應(yīng)顏色的電氣連接線纜，與A、B、C三相對(duì)應(yīng)的黃、綠、紅三色線也需要配置的整整齊齊。在工藝設(shè)計(jì)前，就需要對(duì)所有布線進(jìn)行總體考慮，如采用BIM 技術(shù)將布線在電腦模擬出來，避免交叉等情況出現(xiàn)，有利于整體布線的美觀。

3 結(jié)語

總之，在電氣柜的設(shè)計(jì)中，工藝設(shè)計(jì)非常重要，極大地影響著電氣柜在電力系統(tǒng)中的適用性。電氣柜工藝設(shè)計(jì)主要應(yīng)考慮本文所提出的四個(gè)方面的問題，特別是功能性和安全性，這是必須要滿足的要求。而環(huán)保性和美觀性也是體現(xiàn)電氣柜品質(zhì)非常重要的設(shè)計(jì)要素。當(dāng)然，在電氣柜的工藝設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工藝、電氣工藝和裝配工藝都始終貫穿整個(gè)電氣柜的工藝設(shè)計(jì)過程，電氣柜發(fā)展的新趨勢(shì)還會(huì)進(jìn)一步融入網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，向智能化方向發(fā)展。電氣工藝設(shè)計(jì)偏重于多功能性和智能化，結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)偏重于安全性和環(huán)保性，裝配工藝設(shè)計(jì)則偏重于人體工程學(xué)和美觀性。只有各方面都能相互協(xié)調(diào)，相互配合，將新型技術(shù)和科學(xué)融入電氣柜的工藝設(shè)計(jì)當(dāng)中，我國(guó)的電氣柜也會(huì)更多地走向世界。