論電氣柜工藝設計的基本要求

付萬良（陜西秦通電力集團有限公司，陜西 西安710000）

0 引言

電氣柜的功能就是將用電負荷合理地分配出去，通過輸電設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、機電、建筑等基礎工業送配電需求，并符合國家節能環保的要求。電氣設備的更新迭代正越來越成為電力供應中一個重要的環節。電力系統要提供高效的電力供應，就必需提升電氣柜的性能，這也是電氣柜發展的一個趨勢。本文將從電氣柜的功能性、安全性、環保性和美觀性四個方面要求入手分析，指出電氣柜在設計中所需要重視的相關問題，并提出對策。

1 電氣柜概述

電氣柜從專業角度來講就是電氣成套設備，也是分配電能的重要設備，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，其構成元器件主要包括外殼、花杠、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、接觸器、熔斷器、負荷開關、避雷器、母線、端子排、電流表、電壓表、轉換開關、電度表等。一個獨立的電氣柜，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，作為一個需要帶電的設備，安全分配電能是最重要的基礎功能。圖1是某電器設備制造企業設計的建筑用電氣柜（配電柜）原理示意圖。

圖1 某型電氣柜示意圖

2 工藝設計的基本要求

2.1 功能性要求

電氣柜的最基礎功能就是接受和饋出電能，是電氣柜電氣工藝設計時必須要考慮的因素，因此，滿足電氣柜的功能性要求是最基本的設計要求。為此，在電氣柜的工藝設計時，要考慮以下三個方面的因素。

首先要根據電氣系統配置圖將所有要配元件進行統計，從總體結構上要滿足所有系統配置的全部功能。其次，要充分了解每個元件的體積和尺寸，為電氣柜柜體的尺寸設計出合適的大小，如果是標準柜型，則需要通過工藝設計考量所有元件能否滿足柜體尺寸。最后，還要考慮電氣柜內所有元件的連接需要，從而構成一個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備都必須要遵守的前提，電氣柜的設計更是如此。

以常用的380V 電氣柜為例，國家標準要求帶電祼導體的相間距離最小的安全凈距不能小于20毫米（室內型）。這就要求電氣柜的工藝設計中，如果有祼導體，最小的距離要大于20毫米，在空間結構上要提前設計出最合適的安全距離，以滿足電氣柜安全運行的基本要求。

在10kV 電氣柜中，國家標準要求帶電裸導體的相間距離最小的安全凈距要大于125毫米（室內型）。因此，10kV電氣柜在工藝設計時，除了平行間的距離外，為了節省空間，多采用立體結構布置母線。比如品字形母線布置，也是為了安全距離的要求而設計的。

除了相間距離要滿足國家標準外，帶電體與外殼的距離設計也是非常重要一個因素。目前電氣柜外殼多為鋼板或敷鋁鋅板制作，均為導體。因此，在對電氣柜的工藝設計時，為保證所有電氣柜柜體的安全，必須要遵循國家標準的要求，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，在工藝設計時要嚴格遵循。

2.3 環保性要求

綠色環保，節約資源是我國現階段社會發展的基本認識，也是電力系統中供配電設備工藝設計要求的重要一項內容。

土地資源是有限的，面對越來越高的土地成本，建設單位和開發商都非常重視供配電設施所占用的土地面積，為此，電氣柜工藝設計時就必須要遵循節約空間的原則。電氣柜工藝設計為節約占地面積，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行最緊湊的安裝，合適利用柜體內部空間，減小平面面積，最大化的節約占地。

同時，電氣柜工藝設計時，還要減少整柜裝配時的原材料使用，這是電氣柜工藝設計很重要的一項內容。在各元件連接工藝設計時，根據元件的功能進行有次序的布置，最大化減少連接材料的使用，特別是減少銅排的使用，將原料利用率設計到最大。

當然，為減少電氣柜的占地面積，在工藝設計時，也可以利用絕緣材料對電氣柜內的導電元件進行絕緣，從而縮小柜內元件的間距，達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。而交大思源設計的10kV 配電柜SYS1-12型全封閉固體絕緣真空斷路器柜，其結構尺寸（寬×深×高）僅為375×820×1200毫米。全封閉的工藝設計保證了安全性的前提下，將結構工藝模塊化，大大縮小了占地面積，成為很多受限區域的首選柜型。

2.4 美觀性要求

橫平豎直是電氣柜內部工藝結構中最直觀的表現，也是人們對電氣柜漂亮與否的直接感受。因此，在電氣柜工藝設計中，美觀大方就成為設計時的必然考慮因素。

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

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

3 結語

總之，在電氣柜的設計中，工藝設計非常重要，極大地影響著電氣柜在電力系統中的適用性。電氣柜工藝設計主要應考慮本文所提出的四個方面的問題，特別是功能性和安全性，這是必須要滿足的要求。而環保性和美觀性也是體現電氣柜品質非常重要的設計要素。當然，在電氣柜的工藝設計中，結構工藝、電氣工藝和裝配工藝都始終貫穿整個電氣柜的工藝設計過程，電氣柜發展的新趨勢還會進一步融入網絡和信息技術，向智能化方向發展。電氣工藝設計偏重于多功能性和智能化，結構工藝設計偏重于安全性和環保性，裝配工藝設計則偏重于人體工程學和美觀性。只有各方面都能相互協調，相互配合，將新型技術和科學融入電氣柜的工藝設計當中，我國的電氣柜也會更多地走向世界。