探究低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對電氣性能的影響

林海芳

（大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備同中電氣有限責(zé)任公司， 山西 大同 037305）

引言

低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)過程相對復(fù)雜，要全方位考慮，充分衡量在復(fù)雜環(huán)境下各方面因素可能會(huì)對電機(jī)性能造成影響。如果能綜合考評并找到最佳方案，從低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)方面著手，則可以更有效地提升低壓開關(guān)柜的整體效能，增強(qiáng)低壓開關(guān)柜的整體運(yùn)行性能。通過這些措施，能夠有效延長電器的使用壽命。

1 低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與電氣性能的關(guān)系

如今大功率電器得普遍使用，用電負(fù)荷急劇加大，尤其是在冬天、夏天等密集型用電時(shí)期，用電需求更大。在電網(wǎng)改造中，加強(qiáng)電網(wǎng)的整體性建設(shè)和管理是重中之重，要有效保證整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，就必須根據(jù)各方面用電需求來配備電氣設(shè)備。低壓開關(guān)柜是一種可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)的專業(yè)設(shè)備，可以滿足需求因此，得到廣泛應(yīng)用。但是，要保證電氣性能，與低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，必須根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，才不會(huì)對電網(wǎng)系統(tǒng)造成負(fù)面影響。如果設(shè)計(jì)不合理，則會(huì)最大程度上破壞電網(wǎng)穩(wěn)定性，甚至可能造成安全事故。也正因如此，在低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)過程中，必須選擇質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，才能滿足安全需求。

2 低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)分類

低壓開關(guān)柜從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)方面可分為，一是固定式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)重點(diǎn)體現(xiàn)在“固定”，在設(shè)備特定位置上的固定，可以最大程度上保證柜體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性的環(huán)境，各類電氣元件就可以根據(jù)實(shí)際需求，在柜體內(nèi)部對電氣元器件起到支撐和固定作用。二是拆卸式設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，這種方式方便高低壓開關(guān)柜柜體內(nèi)部與電氣元件的拆裝設(shè)計(jì)，日常維護(hù)可以有效得到滿足。

除了根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還可以根據(jù)形狀大小和結(jié)構(gòu)不同，對低壓開關(guān)柜進(jìn)行分類。主要分成臺(tái)式低壓開關(guān)柜、箱式低壓開關(guān)柜來滿足不同需求。另外還有一種是抽出式元器件，其特點(diǎn)為內(nèi)部有方便移動(dòng)的一塊區(qū)域，這個(gè)可變化的空間可以更換元器件。柜體可移動(dòng)部分需注意安全性和穩(wěn)定性，在前期設(shè)計(jì)時(shí)一定要著重考慮。

3 低壓開關(guān)柜的制作工藝分類

從制作工藝來看，低壓開關(guān)柜大致包含三類，焊接框架、緊固件拼接式框架、焊接框架與緊固件拼接式框架相融合的合框式框架體系。

3.1 焊接框架

整個(gè)低壓開關(guān)柜的框架是一個(gè)整體，這種框架主要通過焊接工藝來固定各個(gè)部分。從結(jié)構(gòu)來看，焊接框架實(shí)際上最為堅(jiān)固，不易變形，生產(chǎn)過程比較簡單。但是也正因?yàn)橄鄬唵蔚墓に囂攸c(diǎn)，這種方式的框架在準(zhǔn)確度方面相對較差，可能出現(xiàn)焊接變形、虛焊等情況，一旦有這種不達(dá)標(biāo)的情況出現(xiàn)，這種框架就不可以有效地完成電子元件的支撐。因此，焊接框架對于操作人員的技術(shù)要求非常高，只有技術(shù)過關(guān)的技術(shù)人員才能保證焊接的質(zhì)量，也才能保證框架的安全性。

3.2 緊固件拼接式的框架

相比較焊接方式而言，緊固件拼接式的框架優(yōu)點(diǎn)更多，因?yàn)楦鱾€(gè)零部件的制作是通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)制成，部件精準(zhǔn)度高、誤差小，調(diào)整方便，可以對某一缺陷結(jié)構(gòu)進(jìn)行配料。但是要實(shí)現(xiàn)成功配對，就必須按照嚴(yán)格的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)零部件。也就是因?yàn)樾枰叨染_，這種類型的框架造價(jià)更高。

3.3 合框式框架

焊接技術(shù)和緊固件拼接技術(shù)進(jìn)行有效融合的一種框架方式。這種方式有效結(jié)合兩種方式的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長避短實(shí)現(xiàn)質(zhì)量最優(yōu)，性價(jià)比最高，能夠讓低壓開關(guān)柜的運(yùn)用更加有效，成本也能得到有效控制，維修更加方便。

4 柜體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對電氣性能的影響分析

4.1 對電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的影響

結(jié)構(gòu)合理的低壓開關(guān)柜，在正常運(yùn)行中會(huì)更有保證。但如果是結(jié)構(gòu)不合理的低壓開關(guān)柜，在正常運(yùn)行過程中，可能發(fā)生意外導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)行網(wǎng)中的某一部分升溫造成電阻值增加，對電網(wǎng)運(yùn)行造成影響。如何有效避免這種情況的發(fā)生，是對柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的考驗(yàn)。所以，在設(shè)計(jì)低壓開關(guān)柜時(shí)，設(shè)計(jì)者必須充分考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，通過合理的設(shè)計(jì)，有效降低短路情況的發(fā)生，保證整個(gè)電氣配網(wǎng)的正常運(yùn)行。操作的過程中，需要考慮到“短路故障”的問題是因?yàn)榭臻g不足造成。要有效避免這種故障，可以考慮“轉(zhuǎn)角技術(shù)”來改善，提升安全性。

4.2 對柜體溫度的影響

運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生熱量，低壓開關(guān)柜也是如此，要實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，就必須保證散熱。如果柜體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不盡合理，散熱效果不好，就會(huì)造成熱量無法排出，影響電器元件的整體運(yùn)行。具體而言，可能出現(xiàn)電器運(yùn)行網(wǎng)中的某一個(gè)部分的溫度呈現(xiàn)出上升趨勢，如果再發(fā)生長時(shí)間不間斷運(yùn)行，就很可能發(fā)生元器件電阻上升，用電負(fù)荷增加，這會(huì)大大影響相關(guān)電器元件壽命，甚至可能會(huì)出現(xiàn)安全事故。所以，在低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)過程中，從結(jié)構(gòu)上就要考慮到散熱性。在保證到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，充分考慮如何能夠使柜體內(nèi)的空氣產(chǎn)生循環(huán)，通過合理的方式進(jìn)行迅速散熱，保證低壓開關(guān)柜各個(gè)元器件在運(yùn)行中的安全和穩(wěn)定。另外，要增強(qiáng)散熱，在初期設(shè)計(jì)柜體時(shí)就要合理排布電氣元件，保證用電安全。

4.3 對保護(hù)能力的影響

電網(wǎng)運(yùn)行過程中，有一種現(xiàn)象容易對柜體內(nèi)元器件造成損壞，這就是電弧。這種現(xiàn)象主要是指電流在通過氣體介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的瞬間火花，高溫高電率，有很大的安全隱患。因此，必須重視電弧的不良影響，在前期要注重有效方案的設(shè)計(jì)?？蚣茉O(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)的前期設(shè)計(jì)和選材過程中，要充分考慮到電弧故障，提前采取防范措施?？梢酝ㄟ^隔離帶電導(dǎo)體的方式，來有效防止帶電導(dǎo)體電弧。但是，單一方式仍舊不能完全有效地避免，因?yàn)楣耋w內(nèi)部的整體空間其實(shí)很小，電弧產(chǎn)生時(shí)會(huì)有高溫、高壓氣體出現(xiàn)，這些氣體會(huì)對柜體內(nèi)部造成二次危害。為保證安全性，防止這類事件的發(fā)生，設(shè)計(jì)過程中一定要考慮到能夠有效泄壓的一些通道，多種防范措施搭配，從而提高設(shè)備使用的安全性能。

4.4 對電氣設(shè)備絕緣性能和抗過電壓的影響

低壓開關(guān)柜內(nèi)部絕緣技術(shù)要求高，是保證柜內(nèi)內(nèi)部正常運(yùn)行的重要條件。通常情況下，可以采用一種專業(yè)技術(shù)來提高絕緣性能，這種技術(shù)是“屏蔽式固體絕緣”，能夠在柜體內(nèi)部形成兩種方式的開關(guān)設(shè)備，包括空氣絕緣和氣體絕緣，能起到良好的保護(hù)作用。即使遇到特殊情況，也能起到保護(hù)作用。與此同時(shí)，還可以設(shè)計(jì)一種相對靈活的功能，讓安裝過程更加簡便。在增加低壓開關(guān)柜的保護(hù)性能上，也能減少占地面積，提升安全性，降低生產(chǎn)安全風(fēng)險(xiǎn)，保證設(shè)備能夠更平穩(wěn)更安全的運(yùn)行。

5 結(jié)語

在低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮各方面條件，保證開關(guān)柜的內(nèi)部所有元器件能夠得到綜合性的有效保護(hù)，才能夠給柜內(nèi)內(nèi)部各元器件提供良好的工作環(huán)境，保證安全用電，提升穩(wěn)步運(yùn)行。