浅析开关柜的结构设计

浅析开关柜的结构设计

作者：高凯

来源：《科学与技术》2015年第01期

摘要：当前随着社会科技水平的提升，开关柜应用的范围越来越广，当前在电力系统、高层建筑、商业中心、工矿企业等都有大量应用。一般情况外线会接入到开关柜中然后再经过分控开关。分控开关又包括了自控、电动机、磁力开关等，在电力系统运行的过程中通过电能转换来对相关设备进行调节、操控并且对电力设备进行保护。开关柜的稳定工作是整个电力系统良性运转的重要保障，是维持电力能源分配的基础，在设计过程中应该根据实际情况对开关柜结构进行细致化的分析以来优化设计让开关柜的质量得以提升。 关键词：开关柜；结构；设计；发展趋势 一、开关柜操作要点

在进行送电的过程中应当检查一下开关柜密封板的情况，在密封的前提下将前下门关闭并让接地开关的主轴处于分闸状态。采取运转车将手车至于开关柜内不并将二次插头插好，此时静电插座上的指示灯会被点亮然后将开关柜的前门、中门关闭好。将手车由试验位置推到工作位置然后将断路器手车合闸。在开关柜维护的过程中首先将断路器手车进行分闸操作，然后利用手柄将手车从工作位置转换为实验位置，此时工作指示灯将会熄灭同时实验指示灯将会被点亮。然后再将前中门打开同时将二次插头拔出，实验指示灯将会熄灭。将手车退出开关柜，让接地开关合闸并将封板与前下门开启。 二、开关柜结构分析

事实上开关柜具有多种类型，而不同类型的开关柜在结构上也表现出了一定的差异化主要体现在元件不同、电压等级不同、使用场所不同。从结构形式上看，开关柜主要分为固定式以及抽出式两种，从结构特征上来看固定式结构更为传统，该结构需要在某特定位置对电气元件进行固定，在安装方面也更为稳定。抽出式结构相对于固定式结构则表现得更为灵活。抽出式机构中具有移动部件可以置入电器元件。对于抽出式结构在进行元件设计的过程中要保证相关部件轻便并可以移动，将开关推入过程中要达到用电设备以及安全标准同时要达到五防联锁（防止误分、误合断路器；防止带负荷拉、合隔离开关；防止带电（挂）合接地（线）开关；防止带接地线（开关）合断路器；防止误入带电间隙）的要求。

从加工方式上来看又包括了以下三种，具体如下：（1）组装式。该方式利于正常加工，在加工过程中可以对其先进行喷涂然后再对其进行相应的调节，在外观调整上操作较为简便，从外形尺寸上看该方法误差较小且占用空间小。但是在某些情况下由于焊接影响会对结构的稳定性造成影响从而让结构的坚固性降低。如果采取高级别精度对零件进行要求那么经济成本必

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然会出现一定程度的升高。（2）焊接式。焊接式方法是最为常见的加工方法之一，在操作上该方法十分简便同时整个结构的牢固性十分好。但是该方法容易出现形变并且不易调整会对整个开关柜的外形造成一定的影响。即便是开关柜加工以后在后期维护上也存在着一定的困难，在焊接方面具有较高的标准同时对相关人员的技能水平有一定的要求。（3）混合加工方法。混合加工方法即将上述两种方法进行联用，在柜体连接处进行电焊而在变动部分则采取组装式方法进行加固从而达到兼顾效果。 三、开关柜结构设计与制造具体分析 1.结构形式筛选

对于不同类别的开关柜都有着特定的形式标准，但是存在一些无指定标准的开关柜，这就需要对元器件的特点以及电路设计进行细致化的分析来对加工形式进行筛选。一般情况下对于大型元件考虑到元件重量较大一般都会采用焊接方式来进行处理。若元件需要进行经常性的移动工作则需要采取组装式方法进行。在某些情况下可能对开关柜的精度并无太严格的要求，那么在进行加工时则可以采取箱式结构进行把握，前提是元件数量较少。当元件构成较为复杂时，就会造成设计过程中会产生极大的变动性，为了降低变动性操作所带来的影响则应该利用组装式。

2.结构设计注意事项

当开关柜类型基本确定以后应该严格按照相关标准如国家标准、行业标准等进行设计，同时根据用户需求来进行参数设定。高度上应该遵循简便操作为原则并且让整个开关柜能够便于控制与维护。对出线孔位置进行合理性的把握，另外采取相应的密封性设计对进线进行妥善的保护。

3.电气性能设计分析

电弧是电气设备运行过程中必然会产生的为了让开关柜的抗电弧能力得以提升可以在开关柜内部结构中采取金属隔板来进行隔离，另外配合电弧检测装置来对导电体进行绝缘处理。在以上基础上构建泄压通道来提升开关柜的安全性。在设计过程中要求提升人身防护等级并防止外来物从一个单元置于另外一个单元，对危险需要采取隔离处理。 四、开关柜的发展趋势 1.外形紧凑化

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众所周知，现在土地资源异常紧缺，各企业都秉承经济实用的原则，节能减耗，追求更加合理地利用现有资源，最大限度的节约成本。这就要求开关柜的设计者们以紧凑化的理念对方案做出最优化的设计。 2.结构标准化和模块化

当前，各开关柜企业为了提升自己在同行业中的品牌竞争力，不断引进国外先进的数控钣金加工设备及柔性加工线，使其钣金加工工艺不断提高，部分企业己达到国际水平。柜体结构逐步由焊接式向组装式，固定式向抽出式过渡。骨架的各个部件向标准化、模块化方向发展。各部件均有模数化安装孔，便于组装与拆卸。也可以提前做部件库存，进一步缩短单体项目的生产周期。 3.控制智能化

数字仪表越来越被人们所重视，尤其是现场总线（Profibus一DP和As一Interfaee）技术的崛起和可通信电器的上市，给低压开关设备带来了革命性的变化。从低压电器元件到成套开关设备，都实现了智能化、可通讯及网络化。由于数字仪表、火灾探测器、变频、软启、框架断路器的控制器及部分塑壳断路器都可以有通讯、控制的功能，将这些功能接口与现场总线连接或通过适配器与DCS以太网相连，操作员在监控室就能对现场的配电设备进行控制，直观的了解现场状况和设备运行的实时参数；如果开关元件使用的是低端产品，不具备通讯的功能，我们可以通过数字采集器、传感器，如PLC等对设备的参数和状态进行采集和上传，并且下达一些控制指令。 五、结语

开关柜在整个电力系统中具有十分重要的作用，它可以保证电能的良性分配以及合理输出，是工业化用电的基础保障之一。在开关柜设计过程中应该按照相关标准进行设计，在满足需求和标准的情况下再根据用户提出的要求进行结构优化，从而提升开关柜的性能让正常用电得到保证。 参考文献：

[1]张永峰.开关柜结构设计与制造的分析与实践[J].机电工程，2009，01：108-110. [2]汤继东.中低压开关柜结构及柜型的选择[J].电气工程应用，2013，03：2-17.