开关柜结构设计与制造的分析与实践
时间：2022-04-25 05:37:20
摘要：开关柜其主要作用是电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。开关柜内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场。随着开关柜行业的不断发展，越来越多的企业进入变压器行业，也有很多企业脱颖而出。以下就针对开关柜的结构及设计制造原理作如下详解。
中图分类号：TU318文献标识码： A
前言：开关柜作为电能分配的重要设备，在现代电网建设和工程建设中起到非常重要的作用。如何提高开关柜的性能，适应社会发展的需要也成为开关柜发展变革的必然趋势。柜体是开关柜制造的基础，因此柜体结构设计就成了基础的基础。作为柜体，它既要满足各电器单元的组合功能条件，还要满足柜体本身要求，现着重对开关柜共性的最基本结构和设计工艺方面做一个详细的分析。
一、设计和制造要注重基本的规范和工艺细节
1、设计时要考虑其结构形式
要考虑到制造企业的标准和规范，针对一次系统中的方式要求，看是否柜体与电器元件、厂家要求、环境等相符，并及时联系沟通、确定设计，在此基础上对柜体做不违反基本形式和要求的调整。设计时要全局考虑，考虑用户的维护，尽量把维修空间留大，抽屉柜中的大抽屉尽量不要设计在太高的位置，按钮、灯、表等尽量不要在面板太高位置，便于值班维护人员的使用和监测。易损件的更换方便，元件拆卸位置的可操作性，接线端子位置的合理性等。
为方便电缆连接，进出线开孔大小和位置的合理性，进出线位置的可密封性，防止划伤电缆的保护，电缆的固定，基础与柜体的配套性，结构和元件布置的均匀性，柜体电流的分布性，超出范围的调整和保护性，用户的可变动和调整性，以及考虑厂家使用环境的防护改进，结构变动等。
比如，考虑可操作性，将仪表面板尽量设计在手容易操作的高度，按标准制造的仪表门中，按钮和转换开关等也要偏下设计以方便操作，调整回路，尽量保证每台柜体承载元器件的均匀性和电流分布的平衡性，尽量留有余量，当超出时要考虑多点接入和中间分段来保证，这必然对柜体的空间结构、材料、美观、检修等方面有一定影响。当用户的元件太多时，尽量与用户联系，放大安装空间，在有些基本形式或用户空间有限时，宜在柜体上采取一些变动，来更好地既满足柜体本身的规范和用户要求又提高使用性能。
2、柜体加工形式
元件大而重的考虑优先用焊接式结构，考虑的场地和元件的更换和变动性较大采用组装式，整体要求精度不高、元件少，或是箱式结构考虑采用焊装结构，考虑用户使用场地要求高档、美观一点且经常拆动考虑组装式。
随着时代的发展和环保的要求，尽量少使用焊接工艺，以符合绿色环保产品的要求。当然也要从加工的方便性和经济性考虑，焊接方便快速经济，有时候要把几种形式结合起来设计柜体结构和工艺。
3、柜体实际需要
开关柜在设计制造过程中，要考虑多方面的因素，从各个专业角度进行科学有效设计。例如，一个承载重的元器件且额定电流比较大的安装部件，材料要有一定硬度和韧性，结构形式强度要高且要考虑安装位置与柜体的连接，通断电源的震动因素、维护的方便性、重力的均衡性，所处地下应考虑防尘、防潮，带电粒子多的环境内柜内元件的灭弧保护、地下空间有限、柜体高度的考虑，运输考虑的固定，现场的搬运，零件安装拆借的方便性，零件的通用性，中间过程的形变量，同时要考虑到经济效益原则，在相应的结构选最合理的材料。
4、工艺步骤和细节
钣金加工中的工艺步骤和细节是开关柜性能品质保证的前提，所有的技术理论都很明晰合理了，那么加工是成果转化的关键，所以柜体的结构是骨骼是基础，是生产合格开关柜的保证，而工艺细节是血肉，是高品质、高性能、人性化开关柜精品的前提。
二、开关柜设计注意事项
开关柜进行设计时,要使得设备的元件都在规定的净距内,特别是一些露在外面的的元件,因为这些元件都是带电的,所以保持一定的距离十分必要,这样才能保证整个大环境的安全。
为了保护电力系统的正常运行,避免不利因素的干扰,降低短路问题的出现概率,就要保证元件间的空气间隙在要求范围内。在海拔超千米的的的地方,要是把空气作为高压配电系统的绝缘介质,那么标准的设计规范就要求开关柜相与相之间的间隙要大于125 mm,还要使得其和地面的间隙也要大于125 mm,而当海拔过于高时,还应对开关柜的距离间隙进行再次的调整,以便使绝缘距离保持在合理的范围内。
对于高海拔可以采取以上措施,但对于空间有限的配电室而言,随意调整距离是不现实的,因为它的有限空间使得开关柜不能太大,在绝缘距离上没法下手,就得在绝缘材料上下工夫,有些配电室于是采用了一些绝缘热缩材料,或者是DMC、SMC之类的绝缘板,但是在应用的过程中要注意的是如果利用绝缘热缩材料,就必须使得绝缘的间隙大于80 mm。对这些热缩材料要精心养护,减缓缩套管的老化进度,使得它们的绝缘力保持在良好的强度内,让专人负责定期的检查工作,有问题及时上报,及时解决。采用绝缘的材料若是绝缘板,就不像绝缘热缩材料那样,而要保持绝缘板和导体的距离在15 mm以上。
三、开关柜设计安装要求
1、母线连接
核实母线规格、数量应符合要求，进线相序相位是否一致。穿接母线，用力要均匀、一致、柔缓。母线搭接面应平整、无氧化膜，镀银层不得锉磨，均匀涂抹电力复合脂。母线连接的所有紧固螺栓必须是镀锌件，平垫、弹簧垫齐全。紧固力矩用扭力扳手检查应在规范要求范围内。
2、柜体接地检查
高、低压控制柜在基础埋件与接地网连接良好，箱体就位后，将箱体接地端子与之接牢；装有电器的可开启门，应以铜软线与接地的金属构架可靠地连接；柜内供检修用的接地触头与本工程的接地网之间也应有可靠的电气通路。
3、开关柜机械部件检查
（1）柜面油漆应无脱漆及锈蚀。
（2）所有紧固螺栓均应齐全、完好、紧固。
（3）柜内照明装置齐全。
4、开关柜电器部件检查
（1）各种电气触点应接触紧密，通断点顺序正确。触点上涂抹红导电脂，触点压痕应清晰、均匀，触点插入深度符合厂家规定。
（2）检查带电部分对地距离是否符合要求。
（3）对照施工图检查二次接线是否正确，元件配制是否符合设计要求。
5、开关柜调试
（1）临时送电调试条件，变电所高低压柜、直流柜安装就位完毕，高低压柜间电缆已连接完毕，直流柜到高压柜顶小母线电缆连接完毕。变压器已就位，高低压侧母线未连接。现场接进临时电源能提供直流柜供电，及调试设备时的用电。
（2）高压电气设备交接试验，高压电气设备包括：10KV变压器、10KV断路器、10KV母线、电压互感器、电流互感器等、其交接试验标准按GB 50150－2006执行。试验时，成排高压柜可整组进行对地和断口间测量绝缘电阻及交流耐压试验。
（3）高压柜继电保护试验，高压柜的继电保护试验应按所给定值逐一进行调试，之后进行整组传动试验及备自投试验，发现问题及时进行处理。
（4）高压柜机械及电气部件检查
（5）低压柜一二次回路调试，根据现场情况，临时电接入低压母线一相或三相，提供控制回路供电，分段进行一二次回路的调试工作。
结语：综上所述，随着科技的不断进步以及社会的不断发展，对产品的性能和品质要求也在提升，要与国际接轨，就必须在符合国家和行业标准前提下，在重视产品结构设计，保证基本质量的情况下，注重产品的设计和加工细节，综合性考虑，精细化制造，提高效率和效益的同时，提升产品性能和品质，才能在开关成套行业，打造真正的精品，提升产品的品牌实力。
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