新形勢下如何做好低壓開關柜結構設計

張迎洲

摘要：隨著經濟水平的不斷增長，中國正處于工業化水平快速發展階段，裝備設施也不斷的得到開發和完善。在配電系統中，低壓開關柜主要由各種低壓電器構成，而低壓開關柜柜體結構是低壓電器元件的重要載體，因此低壓開關柜柜體結構的合理、科學設計對低壓開關柜安全、可靠運行起到至關重要的作用。尤其是在使用低壓電器時，應用范圍廣、市場需求量大的低壓電器提供了良好的產業發展機遇。在此基礎上，本文概述了目前低壓柜的主要用途，并針對低壓開關柜結構的合理化設計進行深入探析，以適用于中國市場需求的低壓柜為前提，更好地推動低壓柜的發展和進步。

關鍵詞：新形勢;低壓開關柜;結構設計

在電力系統中，低壓開關柜對電力系統的可靠、安全運行發揮著極為重要的作用，是一項十分重要的內容。低壓開關柜的應用較為廣泛，電力、石油以及建筑等多個領域都得到了一定的發展，其主要是用于輸配電和電能轉換方面。人們對供電的安全性和可靠性要求也越來越高。顯然，對于提升處在電網末端的低壓開關柜結構性能顯得尤為重要。

1低壓開關柜概述

低壓開關設備作為低壓供電系統中最完整的設備，在電力系統中也起著非常重要的作用。低壓開關柜主要有兩種類型，一種是固定式，另一種是抽出式。其中可抽出式低壓開關設備被廣泛使用。只有了解其特性，分析其結構設計，才能更好地發揮低壓開關設備應有的作用，從而保證其穩定性。低壓開關設備負責低壓供電系統中電能的控制、保護、測量、切換和分配。我國大部分電能供電都是通過低壓開關設備。目前市場上的低壓開關設備有十幾種，分為固定式和可逆式兩種結構：從機柜連接到焊接和緊固連接。具體來說，主要由固定面板類型，固定分區類型，拉出類型，混合類型和智能類型組成。目前幾種常用的低壓開關柜的類型，開關設備模型總結如下：GGD型固定開關設備，GCK型抽出式開關設備，GCS型抽出式開關設備，MNS型抽出式開關設備，MCS型抽出式 智能開關柜。

2低壓開關柜結構設計的現狀及設計過程中的常見問題

目前，低壓開關柜已被廣泛應用于我國眾多行業和領域中，并且大量現代化企業也積極引進了各種先進的技術和設備。借鑒國外相關工作的經驗，在技術設備的支持下，我國低壓開關柜的質量和生產效率都得到了提升。但是與發達國家相比，我國低壓開關柜的發展仍然相對落后，在其實際應用過程中依然存在很多問題。基礎設備不符合低壓電器的標準和設計。機柜結構精度低，結構不規范，機柜容易變形，技術人員在安裝過程中存在很多差異和差距。并且，機柜變形會導致內部電氣連接損壞，嚴重影響設備的運行和維修，或造成企業損失。為取得眾多消費者的信任，企業在生產低壓控制柜時一定要滿足客戶的需求，提高低壓控制柜的質量，不斷改進低壓柜的結構，緊跟其發展趨勢，完善性能結構的標準和準確性。

3低壓開關柜整體結構優化

3.1低壓開關柜體結構分為固定式和抽屜式

固定式低壓開關柜的每個單元都是固定安裝的，不能隨意拆卸。其特點是經濟實用，能充分利用柜內的安裝空間，便于電器元件的安裝和固定，缺點是維修時必須切斷整個開關柜電源。抽屜式低壓開關柜的每個電源單元和電機控制單元都安裝在抽屜中。抽屜可以根據需要推進和抽出，抽屜也可以互換。抽屜式低壓開關柜可以很好地解決不間斷供電維護的問題，可以輕松更換故障設備，提高電氣元件的未來可維修性。缺點是價格比較高，結構比較復雜。

3.2低壓開關柜結構和尺寸的模數化

在低壓開關柜設備中，存在許多不同的數據關系，例如構建塊的大小、安裝孔尺寸和距離、不同對象的測量和顯示以及插入位置的相關性。低壓開關柜的機械設計中，假設這些數據關聯和位置關系有一個標準的大小從而建構成模塊，而這個主模塊中又形成各個分模塊，那么在設計、放置和維護方面，它的便捷性將大大提升。設置結構和柜體結構的標準化可以輕松提高低壓開關柜的組裝速度和工作效率。低壓開關柜相當于安裝低壓開關電器的容器。當然，我們希望在這個容器中包含盡可能多的單元，這樣可以提高空間利用率并降低成本。

3.3 低壓開關柜的外觀設計

內部分離涂層的類型及型材的選擇都在考慮檢修維護的前提下由覆鋁鋅鋼板制成，柜體間的拼接均采用自攻螺釘，以便柜體間調配。與焊接框架結構相比，測量誤差小，安裝維護方便。當低壓開關柜達到一定功率時，機體由不銹鋼制成，提高低壓開關柜的動熱穩定性的同時，還具有良好的耐酸堿特性和耐溫特性。機柜頂部的側邊采用可拆卸結構，方便現場并柜柜頂水平母線安裝和切割。做好母線室、功能單元區、電纜室之間的隔離，避免產生電弧，對帶電導體進行有效隔離;并且通常使用隔板將所有功能組件，與母線系統隔離。但電纜連接總線系統沒有斷開。如果操作單元出現故障電弧和金屬蒸汽，將不會擴展到操作的其他部分，也不會影響到主母線和配電母線系統。，低壓開關柜的前門適合安裝電表，前門必須是單獨的;為了更好的呈現指示儀表的數據，指針長度不應超過 2 m。操作裝置的安裝長度（中心線）在低壓開關柜基礎面以上不得超過2m。底板由鋁板制成，以分離磁場。低壓開關柜的維修通道通常不高，800mm及以上后門采用對開門，方便維修和安裝。

3.4合理的抽屜結構

抽屜是抽屜式開關柜的主要組成部分，其結構由：側板、柜門及附件門板、下抽屜板、抽屜背板及接插件母線接觸夾、隔板、二次連接器、抽屜閉鎖裝置、斷路器操作機構等。抽屜底板上應鉆有安裝孔和散熱孔，方便各種電器元件的安裝;在抽屜側板上安裝閉鎖裝置，該裝置作用于抽屜的抽出緩沖，防止拉動后立即倒塌;抽屜左右側板或底板上應裝有滑軌，電纜應在左右側板或底板上，使抽屜一、二次接插件能良好的對接，避免接觸損壞。抽屜內有一次元件安裝區和二次元件安裝區，主要元件安裝區主要安裝斷路器、接觸器及其附件，而二次元件安裝區主要安裝電流互感器、中間繼電器等元件。一次系統和二次系統部件的分離和相互分離可以使安裝更清晰，減少誤差電弧對一次和二次部件的影響，使系統更加穩定。抽屜必須具有工作位、測試位、凹槽和機械鎖定功能，只允許操作變位，禁止自行移動;抽屜面板配有鎖定裝置，當抽屜處于工作位置時門板被閉鎖。

4低壓開關柜結構設計的其他事項

4.1 低壓開關柜母線的設計

無論開關設備是正常運行還是發生短路故障，只要低壓開關設備中存在電壓和電流，都會產生電能和熱量。當電流達到最大值時，所需功率和體積的電場振動強度也是最高的。因此，有必要確保低壓開關設備能夠承受這些沖擊，企業在設計時必須注意這個問題。

4.2低壓開關柜監控模塊的設計

作為電力系統的控制器，低壓開關設備必須時刻處于工作狀態，但在連接運行狀態下，可能會受到一定程度的損壞，從而導致低壓柜出現故障和老化。這將影響電力系統的安全功能。當設備的環境溫度達到一定水平時，就會發生絕緣事故。因此，為保證用電設備的安全運行，防止事故的發生，提高供電質量，必須對低壓開關設備采取安全保護措施，包括開關設備的運行和內部溫度的監測。一種新型的溫度測量系統，可以更好地控制電路板的內部溫度，并防止對設備組件的不利影響或線性絕緣體的老化。兩個饋線跳閘報告基本相同，可以判斷為上跨越電力線或其他高空金屬物體，落在上下接觸網和地面上。

5結束語

總而言之，作為低壓配電系統中最基本、最主要的成套設備，低壓開關柜的安全性和穩定性直接影響著整個配電系統的安全性和穩定性。為了選擇具有成本效益和實用的產品，有必要了解低壓開關設備的性能和特性，并結合實際項目選擇合適的結構類型。此外，我們應該不斷積累經驗，學習先進技術和技術，改進低壓開關設備的結構。相信，隨著科技的發展，融合了智能化、通信化、模塊化等先進理念的低壓開關柜必將成為未來發展中的主導產品。

參考文獻：

[1]電廠項目中低壓開關柜結構設計分析[J].大連恩澤電器，2016-05-26.

[2]淺析新形勢背景下低壓柜柜體結構的設計[J].工業技術，張永義2017-08-20.

[3]低壓開關柜設計指導手冊要點 [J].職業教育，2018-10-09.