低壓柜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

郭龍

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)及工業(yè)的發(fā)展，設(shè)備普遍采用電控系統(tǒng)來進(jìn)行控制，而低壓電器的應(yīng)用則更為廣泛，發(fā)展前景良好。本文正是在這樣的背景下，梳理現(xiàn)有低壓柜的應(yīng)用情況發(fā)現(xiàn)存在的問題，并探討低壓柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為低壓柜的設(shè)計(jì)、發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：低壓柜體；柜體結(jié)構(gòu)；模塊化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.026

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電氣化水平逐漸提高，配電系統(tǒng)在人們生活和工業(yè)生產(chǎn)中的作用日漸凸顯，其穩(wěn)定性、可靠性關(guān)乎生產(chǎn)生活的安全與效率，顯得尤為重要。而低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)是配電系統(tǒng)的重要控制中心，因此需充分了解其柜體結(jié)構(gòu)，對柜體進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，更好服務(wù)社會(huì)和企業(yè)發(fā)展。

1 我國低壓柜柜體現(xiàn)狀

1.1 低壓開關(guān)柜柜體結(jié)構(gòu)

低壓開關(guān)柜包含一個(gè)或多個(gè)低壓開關(guān)設(shè)備及與之想配套的采集、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)等設(shè)備，是按照一定規(guī)則連接生產(chǎn)單位的機(jī)械部件和電氣元件，并使用結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行組合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)某種特定功能的組合體。

1.2 低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

目前我國低壓成套開關(guān)設(shè)備生產(chǎn)廠家已達(dá)到 1000多家，生產(chǎn)品種也有數(shù)十種，其產(chǎn)品技術(shù)性能參數(shù)、加工工藝都有了明顯的提高。很多生產(chǎn)廠引進(jìn)了國外先進(jìn)的數(shù)控飯金加工設(shè)備，有些工廠還具備了柔性加工線，其鈑金加工工藝已達(dá)到國際水平。但是，技術(shù)含量高的產(chǎn)品的開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，絕大多數(shù)生產(chǎn)廠都不具備產(chǎn)品的獨(dú)立開發(fā)能力。產(chǎn)品的品種及性能方面也不能滿足市場的要求。市場中技術(shù)要求比較高的場合已被越來越多的進(jìn)口產(chǎn)品或合資企業(yè)的產(chǎn)品所占領(lǐng)。

2 低壓柜柜體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

2.1 低壓柜柜體生產(chǎn)組裝方式的改進(jìn)

我國企業(yè)借鑒國外先進(jìn)生產(chǎn)理念和先進(jìn)技術(shù)以增強(qiáng)自身的競爭力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。低壓開關(guān)柜生產(chǎn)企業(yè)在柜體生產(chǎn)中，將傳統(tǒng)的單一焊接模式改為抽出式/固定式結(jié)構(gòu)，可提高低壓柜的有效利用空間，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低維護(hù)、維修的使用成本。

2.2 低壓柜體安裝維護(hù)的改善

在訂單式生產(chǎn)情況下，生產(chǎn)企業(yè)會(huì)在客戶指定型號(hào)的低壓柜預(yù)留安裝孔，這樣會(huì)降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)效率。為提高經(jīng)濟(jì)型，降低低壓柜體安裝、維護(hù)成本，低壓柜柜體的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能模塊化，合理布局預(yù)留線孔、安裝孔和元件位置。低壓柜柜體外觀設(shè)計(jì)要突出其功能性，更要考慮安裝的方便性與散熱。

2.3 提高低壓柜的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

低壓柜的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是保證內(nèi)部元件安全與用電安全的重要保證，也是低壓柜設(shè)計(jì)使用的初衷。要求低壓柜在安裝與運(yùn)行過程中保持柜體結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并能防止一般性沖撞。另一方面，低壓柜要能夠承受較大的電流沖擊，因而其柜體及內(nèi)部元件應(yīng)用足夠的絕緣強(qiáng)度。

3 低壓柜柜體模塊化的設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

作為電力系統(tǒng)管理的控制器，低壓開關(guān)柜必然長期處于工作狀態(tài)，造成老化和容易遭受損壞，進(jìn)而引發(fā)故障，繼而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一般而言，當(dāng)設(shè)備或環(huán)境到達(dá)一定溫度時(shí)易引發(fā)絕緣事故，因此為保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，提高用電質(zhì)量，減少失誤發(fā)生，須對運(yùn)行設(shè)備及柜內(nèi)溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。

本設(shè)計(jì)的新型溫控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)柜內(nèi)部溫度監(jiān)控的實(shí)時(shí)性。該系統(tǒng)可隨時(shí)對柜內(nèi)溫度進(jìn)行檢測與判斷，當(dāng)溫度超過閾值是可發(fā)出警報(bào)，極端情況下課自行斷開控制開關(guān)，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提高低壓柜的安全性。溫度監(jiān)控系統(tǒng)包括柜內(nèi)通信接口、電源、溫度采集、繼電器輸出等模塊的設(shè)計(jì)，合理采用新材料和新技術(shù)，改善低溫柜運(yùn)行質(zhì)量。

而設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控需要在低壓柜柜體設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮柜內(nèi)的電路設(shè)計(jì)——電壓/電流采集電路及開關(guān)柜采集電路。對電壓采集線路而言，要將220v電壓通過串聯(lián)大電阻轉(zhuǎn)為低電壓，保證電壓互感器輸入為低電流，提高監(jiān)測精度。而電流采集線路一般為交流電，使用無磁飽和的分流器保障電流采集器安全高效工作。除此，還要對柜內(nèi)的斷路器、接觸器等的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

3.2 低壓柜母排設(shè)計(jì)

只要低壓柜中有電壓和電流，無論其是正常工作還是短路，都會(huì)力的作用和熱效應(yīng)。電流越大，力和熱效應(yīng)就越明顯。因此，低壓柜必須保障能夠抵御這些沖擊，這在低壓柜的設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)必須考慮。

這其中主要是低壓柜中電動(dòng)力、熱力等母排的穩(wěn)定性。其中，電動(dòng)力指電流流經(jīng)電器元件時(shí)產(chǎn)生磁場，載流導(dǎo)體在其中受到的力；而母排的受力則有所不同，若為直流電，則是一個(gè)相對恒定的常數(shù)，而為交流電時(shí)，則隨之變化。對熱穩(wěn)定性來說，熱量傳遞可分為穩(wěn)定傳熱、瞬間傳熱兩種，均受所處工作環(huán)境影響，對低壓柜來說，就要包括柜體外殼溫度、內(nèi)部元件所受外界文圖及熱流密度。

3.3 低壓柜柜體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

一般而言，常用的低壓柜都使用采用模塊化的插拔組件，使用相同殼架等級(jí)、尺寸的部件。對于同一個(gè)產(chǎn)品制造商來說，其尺寸外形尺寸可以是模塊化的，便于組建的維護(hù)與更換。

標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)雖然在工程施工中可節(jié)省投資，但設(shè)計(jì)與制造周期一般都較長，要求設(shè)計(jì)人員熟悉所有不同的配電柜、備品等，設(shè)計(jì)較為負(fù)載，在設(shè)計(jì)沒有完成之前廠家無法制造。目前階段，時(shí)間意味著成本也意味著效益，因此中小工程的柜體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)意義不大，但對于中大型的建筑工程而言，低壓標(biāo)準(zhǔn)配電柜設(shè)計(jì)意味著成本的降低。

對于標(biāo)準(zhǔn)配電柜而言，其外形尺寸及外部結(jié)構(gòu)都應(yīng)是相同的，以保證互換性，這是標(biāo)準(zhǔn)電柜的最基本原則。

4 結(jié)語

低壓柜作為生活、生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備，影響著生產(chǎn)生活的效率、安全，而低壓柜的設(shè)計(jì)水平與制造工藝影響著其性能和品質(zhì)，須注重柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善設(shè)計(jì)理念，提高生產(chǎn)工藝，才能有效保證低壓柜的生產(chǎn)、應(yīng)用質(zhì)量。

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