低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)分析

張長渠 魯克斌

【摘 要】電力系統(tǒng)安全運(yùn)行直接關(guān)系到電網(wǎng)安全和企業(yè)用電的持續(xù)性、穩(wěn)定性，也直接影響著居民用電的質(zhì)量和社會穩(wěn)定。開關(guān)柜主要應(yīng)用于大型企業(yè)、機(jī)場、醫(yī)院、學(xué)校和高層小區(qū)等場合，在電力系統(tǒng)中具有線路關(guān)合、電能轉(zhuǎn)換、狀態(tài)監(jiān)測和故障保護(hù)功能，屬于電力系統(tǒng)中重要的開關(guān)設(shè)備。同時對于智能變電站，站用變低壓開關(guān)柜作為變電站內(nèi)部的重要組成部分，是保障智能變電站安全、可靠運(yùn)行的重要保障；對其進(jìn)行智能化升級或改造，是建設(shè)智能變電站的重要措施，是為變電站提供各類穩(wěn)定、可靠的電源的基礎(chǔ)。本文基于低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)分析展開論述。

【關(guān)鍵詞】低壓；開關(guān)柜；標(biāo)準(zhǔn)化；設(shè)計(jì)分析

中圖分類號：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言

當(dāng)電力系統(tǒng)中某一段出現(xiàn)故障時，開關(guān)柜應(yīng)能夠快速切斷故障支路，并按照故障的類別報警，提示工作人員進(jìn)行線路維護(hù)和檢修。隨著市場需求和客戶個性化功能要求的不斷增加，開關(guān)柜的市場占有率不斷增加，同時對開關(guān)柜的安全性和智能化水平的要求也越來越高。實(shí)現(xiàn)低壓開關(guān)柜的智能化的方案有很多，通過對低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的提高，可有效提供低壓開關(guān)柜的智能化水平，為國內(nèi)電力大數(shù)據(jù)建設(shè)提供原始的一小步。

1低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的簡單概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，居民的生活水平也在不斷提高，大功率用電器的普及在方便了人們生活的同時，對電網(wǎng)的負(fù)荷越來越大。因此需要加強(qiáng)電網(wǎng)的建設(shè)和管理，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)的不斷改造升級過程中，需要用到相應(yīng)的電氣設(shè)備，才能夠讓電網(wǎng)高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，而低壓開關(guān)成套設(shè)備也得到了大量的使用。其中低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對電氣性能有著一定的影響，科學(xué)良好的設(shè)計(jì)，能夠提高設(shè)備性能，保障電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。相反的不合理的設(shè)計(jì)會縮短低壓開關(guān)的使用壽命，在長時間的運(yùn)行過程中可能造成安全事故，影響電氣安全性能。因此在選擇低壓開關(guān)柜的過程中，需要選擇那些質(zhì)量可靠，設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品滿足設(shè)備的安全性能指標(biāo)。

2低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

2.1低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)分類

從低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以把其分為兩類，一是固定式結(jié)構(gòu)，就是設(shè)備在特定位置進(jìn)行固定，能夠有效的提升低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，各類電氣元件的功能空間需求，柜體內(nèi)部相應(yīng)的結(jié)構(gòu)能夠?qū)﹄姎庠骷纬捎行У闹魏凸潭?；也提供了方便柜體與電氣元件的拆裝設(shè)計(jì)，能夠滿足電氣元件的日常維護(hù)工作。根據(jù)形狀的大小和結(jié)構(gòu)的不同，可以分為臺式、箱式以及立式等，方面不同規(guī)格的元器件進(jìn)行安裝。

2.2柜體的框架形式

從制作工藝來看可以把柜體為三類，一類是焊接框架，相連的各個部分都是通過焊接進(jìn)行固定。從結(jié)構(gòu)上來看該方式的框體更為堅(jiān)固，生產(chǎn)過程十分簡便，但是受限于工藝特點(diǎn)，接控的準(zhǔn)確度相對較差，并不能夠有效地完成對電器元件的有效支撐。還有就是焊接變形、虛焊等情況的時常出現(xiàn)。因此需要保證相關(guān)焊接操作人員的技術(shù)過關(guān)。

3低壓開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

低壓柜標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)應(yīng)按照安全可靠、堅(jiān)固耐用、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、通用互換、合理分級、廣泛適用的原則進(jìn)行，應(yīng)兼顧制造廠水平與用戶體驗(yàn)滿意度兩方面，通過改進(jìn)與調(diào)整整體提高低壓開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

3.1柜體的標(biāo)準(zhǔn)化

（1）柜體材質(zhì)需要進(jìn)行統(tǒng)一的要求，不同材質(zhì)使用的拼裝方式使柜體外觀及結(jié)構(gòu)不一致，所以材質(zhì)的統(tǒng)一是設(shè)備互換性的基礎(chǔ)。目前有兩種選擇：①M(fèi)NS、GCK采用由敷鋁鋅板折成的C型材，GCS采用由冷軋鋼板焊接而成的8MF型材；②MNS、GCK及GCS柜均使用C型材，但是MNS、GCK使用的C型材模數(shù)為25mm，GCS所使用的C型材模數(shù)為20mm。門板的材質(zhì)應(yīng)考慮到柜體外觀顏色及防腐性能的要求，宜采用冷軋鋼板，噴塑防腐處理。柜體主框架結(jié)構(gòu)材料厚度要求為2.0mm，隔板、擋板等非承重鈑金件厚度要求為1.5mm。（2）柜體底部地基安裝固定孔位置的標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)備的安裝都要固定在地基上，由于各個廠家地基固定孔的不一致，目前項(xiàng)目基礎(chǔ)施工前都需要聯(lián)系設(shè)備廠家提供地基圖，進(jìn)行電纜溝及固定槽鋼的施工，以方便后期設(shè)備的順利安裝，因此，安裝孔得到標(biāo)準(zhǔn)化以后，業(yè)主根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖紙即可直接施工，減少了溝通的環(huán)節(jié)，可以節(jié)約施工工期，降低施工安裝風(fēng)險。

3.2硬件電路設(shè)計(jì)

低壓開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，實(shí)現(xiàn)對溫度、弧光、電壓、電流等運(yùn)行參數(shù)實(shí)時監(jiān)測和故障報警。低壓開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：監(jiān)測系統(tǒng)主要由DSP、傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、編程接口、電源模塊、聲光報警模塊、通訊模塊和控制面板組成，其中DSP為整個檢測系統(tǒng)的核心，用于接收控制面板的控制指令，對數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送的傳感器數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，故障時發(fā)送聲光報警信號，同時經(jīng)過通訊模塊實(shí)時與中央監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。數(shù)據(jù)處理模塊分為模擬信號轉(zhuǎn)換接口和數(shù)字信號轉(zhuǎn)換接口兩種，實(shí)現(xiàn)將傳感器反饋的原始信號轉(zhuǎn)換成DSP可識別的信號。聲光報警模塊具有三級警示機(jī)制，接收DSP發(fā)送的故障信號，根據(jù)故障等級進(jìn)行光報警、聲音報警及聲光組合報警。控制面板用于控制系統(tǒng)上電、起動、復(fù)位和停止等操作，具有能夠顯示中壓開關(guān)柜正常運(yùn)行和故障狀態(tài)的顯示燈，同時可以顯示電壓、電流、溫度等低壓開關(guān)柜的運(yùn)行參數(shù)。聲光報警模塊采用發(fā)光二極管和音頻解碼芯片為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)中壓開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)的三級警示功能。音頻解編碼芯片選用SSOP封裝形式的3V電源供電的UDA1341TS芯片，將特征值存儲于獨(dú)立的寄存器中，利用模式地址的“0”為數(shù)據(jù)字節(jié)有效位完成對寄存器的選取。該芯片具有運(yùn)行頻率128fs三階的噪聲整形器，實(shí)現(xiàn)對頻帶內(nèi)的量化噪聲轉(zhuǎn)換成音頻帶之上的頻率，該噪聲整形技術(shù)可以提供高信噪比，輸出通過一個DAC流濾波器轉(zhuǎn)換成模擬信號。

3.3一次接口標(biāo)準(zhǔn)化

一次接口方式包括：①進(jìn)線方式；②進(jìn)線柜與變壓器并柜的接口方式；③主母線系統(tǒng)。低壓柜常見的進(jìn)線方式包括銅排柜頂進(jìn)線、銅排柜側(cè)進(jìn)線、電纜柜頂進(jìn)線以及電纜底部進(jìn)線等。進(jìn)線柜與變壓器的接口方式應(yīng)被確定是柜頂母線橋架進(jìn)線還是側(cè)邊直接并柜。若采用柜頂橋架進(jìn)線方式，則柜頂頂板需要確定進(jìn)線孔位置尺寸及防護(hù)方式；若采用直接并柜側(cè)進(jìn)線的方式，則需要低壓柜側(cè)邊封板配銅排進(jìn)線孔。通用方式是低壓柜銅排側(cè)伸出柜體200mm，在變壓器內(nèi)搭接。

結(jié)束語

大數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)逐漸被應(yīng)用到了生物、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、石油以及電力等各個領(lǐng)域中，并且深入挖掘出了很多有價值的優(yōu)秀信息數(shù)據(jù)。對于電力設(shè)備行業(yè)來說，應(yīng)用電子式互感器、智能化開關(guān)等，設(shè)計(jì)和生產(chǎn)智能化開關(guān)柜，為電力大數(shù)據(jù)提供基層的設(shè)備支持尤為重要。

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