高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)的分析

郭駿彥

（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

在電力系統(tǒng)中高低壓開(kāi)關(guān)柜是必不可少的裝置，高低壓開(kāi)關(guān)柜對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及電力分配都有非常重要的影響[1-2]。煤礦井下有很多機(jī)電設(shè)備需要電力供應(yīng)，因此煤礦供電系統(tǒng)中高低壓開(kāi)關(guān)柜同樣是重要的構(gòu)成部分。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的安全意識(shí)越來(lái)越高，對(duì)高低壓開(kāi)關(guān)柜各方面的要求也逐漸提高。為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，有必要對(duì)高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和分析[3-4]。對(duì)于高低壓開(kāi)關(guān)柜從結(jié)構(gòu)角度可以將其劃分成為兩類(lèi)，分別為抽出式和固定式。從開(kāi)關(guān)柜連接方式角度可以將其劃分成為三類(lèi)，分別為緊固組裝式、焊接式以及上述兩種方式的結(jié)合形式[5-6]。設(shè)計(jì)人員在對(duì)高低壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)分析時(shí)，應(yīng)該充分掌握不同形式和結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)柜的特點(diǎn)，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮不同形式高低壓開(kāi)關(guān)柜的優(yōu)勢(shì)，提升其整體性能。

1 高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)

1.1 高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)形式

在生產(chǎn)制造高低壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，根據(jù)開(kāi)關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)形式可將其劃分成為抽出式和固定式兩種類(lèi)型。固定式開(kāi)關(guān)柜主要應(yīng)用在各種電器中，需要將高低壓開(kāi)關(guān)柜直接固定在對(duì)應(yīng)的位置上進(jìn)行工作。內(nèi)部所有的元器件都是固定不動(dòng)的，無(wú)法進(jìn)行移動(dòng)，如果某些元器件出現(xiàn)故障問(wèn)題，則可以對(duì)其進(jìn)行更換，柜體上用于安裝元器件的部位也可以拆除更換。固定式高壓低壓開(kāi)關(guān)柜外觀(guān)形式比較豐富，常見(jiàn)的包括立體式、臺(tái)式、箱式等。另外一種形式為抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜，這種結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)柜與固定式開(kāi)關(guān)柜的區(qū)別在于柜體內(nèi)部的元器件可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行移動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)高低壓開(kāi)關(guān)柜通常具備更好的環(huán)境適應(yīng)性，主要用在生產(chǎn)器械中，能更好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。需要注意的是，在移動(dòng)抽出案板元器件時(shí)應(yīng)該做到輕便，完成移動(dòng)抽出工作后還要保證其工作可靠性。因?yàn)槌槌鍪礁叩蛪洪_(kāi)關(guān)柜需要對(duì)各類(lèi)元器件進(jìn)行轉(zhuǎn)換移動(dòng)，因此對(duì)生產(chǎn)制作要求相對(duì)較高。只有具備較好的精確度才能保證內(nèi)部元器件的調(diào)整自如。

1.2 高低壓開(kāi)關(guān)柜的連接工藝形式

根據(jù)高低壓開(kāi)關(guān)柜的連接工藝形式可以將其劃分成為三類(lèi)，分別為緊固組裝式、焊接式和組合式，其中組合式是指焊接式和緊固組裝式兩種方式的結(jié)合。焊接式高低壓開(kāi)關(guān)柜就是利用先進(jìn)的焊接技術(shù)，將存在相互位置關(guān)聯(lián)的元器件進(jìn)行焊接連接，以達(dá)到組裝的目的。焊接式高低壓開(kāi)關(guān)柜的好處在于元器件之間的連接牢靠，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。劣勢(shì)在于開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部元器件的組裝精準(zhǔn)度較低，在焊接過(guò)程中容易造成元器件變形，這對(duì)焊接操作人員技術(shù)提出了較高的要求，如果焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)就會(huì)對(duì)元器件性能造成影響。緊固組裝式就是利用元器件的結(jié)構(gòu)特征以及各種連接機(jī)構(gòu)對(duì)元器件進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)位置的固定。這種組裝方式的優(yōu)勢(shì)在于連接形式靈活，有更好的工作環(huán)境適應(yīng)性，可根據(jù)元器件結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)調(diào)整，尤其是常用元器件可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造。與焊接式相比較而言，緊固組裝式的缺陷在于連接可靠性稍低。組合式的連接方式可以充分發(fā)揮上述兩種連接方式的優(yōu)勢(shì)，在一些部位通過(guò)焊接的方式進(jìn)行連接，而在另外一些部位通過(guò)緊固組裝的形式進(jìn)行連接，既體現(xiàn)了焊接的牢靠性，又體現(xiàn)了組裝的靈活性，具有更好的適應(yīng)性。

2 抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜的工藝特點(diǎn)

從工藝特征角度看，抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜表現(xiàn)出很多特性。以下從四個(gè)方面進(jìn)行分析：首先，在設(shè)計(jì)制造抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜式時(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)元器件通常都是通過(guò)緊固組裝的連接方式進(jìn)行連接，且在設(shè)計(jì)階段就在開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)了一定數(shù)量的安裝孔位，這些孔位都是根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，所以能夠適應(yīng)各種使用需要。其次，抽出式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較合理，將主線(xiàn)室設(shè)計(jì)在整個(gè)柜體的上部區(qū)域，各種線(xiàn)路全部布置在主線(xiàn)室內(nèi)，保證線(xiàn)路的整齊不混亂。電器室位于整個(gè)柜體的中部位置，在內(nèi)部布置各種類(lèi)型的元器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部機(jī)電設(shè)備的電氣控制。柜體下部位置還留有一定的區(qū)域空間，主要作用是布置電纜。柜體不同區(qū)域使用鋼板進(jìn)行隔開(kāi)，保證了每個(gè)區(qū)域的獨(dú)立空間，提升了柜體的安全性能?？梢钥闯?，抽出式開(kāi)關(guān)柜整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。如圖1 所示為典型抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)圖。再次，抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜中設(shè)計(jì)有很多抽出案板，將元器件安裝固定在案板上，案板都可以抽出，但是對(duì)案板都設(shè)計(jì)了機(jī)械鎖，此項(xiàng)設(shè)置可以保障案板的使用安全，充分發(fā)揮其功能。最后，在設(shè)計(jì)案板高度和寬度時(shí)應(yīng)該確保所有案板的規(guī)格尺寸相等，需要對(duì)案板的總數(shù)量進(jìn)行控制?；谏鲜龅某槌鍪礁叩蛪洪_(kāi)關(guān)柜的工藝特點(diǎn)分析可以看出，這種方式的開(kāi)關(guān)柜總體工藝結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中有很多要求，過(guò)程復(fù)雜，這勢(shì)必會(huì)在很大程度上提升高低壓開(kāi)關(guān)柜的生產(chǎn)制造成本，不利于其推廣使用。

圖1 典型抽出式高低壓開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖

3 固定式高低壓開(kāi)關(guān)柜的工藝特點(diǎn)

設(shè)計(jì)人員在對(duì)固定式高低壓開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行設(shè)計(jì)制造時(shí)，如何保障開(kāi)關(guān)柜的散熱問(wèn)題是設(shè)計(jì)制造的重點(diǎn)問(wèn)題之一。因?yàn)樯釂?wèn)題是固定式開(kāi)關(guān)柜的缺陷之一，散熱性能越好，能夠?qū)㈤_(kāi)關(guān)柜內(nèi)元器件在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量及時(shí)散發(fā)出去，保障內(nèi)部元器件的使用性能。相反，如果不能及時(shí)將熱量散發(fā)出去，輕則影響元器件的使用性能，重則會(huì)造成元器件的損傷。一旦開(kāi)關(guān)柜內(nèi)元器件由于散熱問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法正常工作，就會(huì)影響高低壓開(kāi)關(guān)柜的使用性能，進(jìn)而對(duì)煤礦井下供電系統(tǒng)產(chǎn)生影響，礦井的生產(chǎn)工作無(wú)法得到有效保障。對(duì)于高低壓開(kāi)關(guān)柜的散熱問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)散熱通風(fēng)窗口，通過(guò)這個(gè)窗口，及時(shí)將開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的熱量散發(fā)出去，避免柜內(nèi)溫度過(guò)高，對(duì)元器件性能產(chǎn)生影響，達(dá)到延長(zhǎng)開(kāi)關(guān)柜及元器件使用壽命的目的。固定式高低壓開(kāi)關(guān)柜各個(gè)部分都是相對(duì)固定的，但是在設(shè)計(jì)時(shí)還是需要對(duì)開(kāi)關(guān)柜頂部外殼進(jìn)行可拆裝設(shè)計(jì)，即頂部外殼應(yīng)該做到隨時(shí)可拆。這樣設(shè)計(jì)的目的有兩個(gè)，其一是方便安裝開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的元器件，在對(duì)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的元器件進(jìn)行安裝時(shí)，可以通過(guò)頂部位置窗口進(jìn)行安裝；其二為方便日常的檢修維護(hù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)柜需要檢修或維修時(shí)，就可以將頂部外殼拆下來(lái)，通過(guò)這個(gè)窗口對(duì)內(nèi)部元器件進(jìn)行維護(hù)和檢修。另外，在固定式開(kāi)關(guān)柜外殼上還會(huì)設(shè)計(jì)吊環(huán)，由于開(kāi)關(guān)柜質(zhì)量較大，需要利用專(zhuān)門(mén)的器械設(shè)備通過(guò)吊環(huán)對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行搬運(yùn)和吊裝。和抽出式開(kāi)關(guān)柜相比較而言，固定式開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部工藝結(jié)構(gòu)相對(duì)要簡(jiǎn)單很多。因?yàn)閮?nèi)部元器件都是相對(duì)固定的，不需要考慮其抽出移動(dòng)問(wèn)題。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)不僅方便其設(shè)計(jì)制造，而且在后期維護(hù)方面也要簡(jiǎn)便很多，生產(chǎn)制作及其維護(hù)成本相對(duì)較低。

4 結(jié)語(yǔ)

基于上述分析可以看出，抽出式和固定式高低壓開(kāi)關(guān)柜各自都具備有一定的優(yōu)勢(shì)和缺陷。固定式開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但功能受限，使用場(chǎng)景較窄，且存在散熱問(wèn)題。抽出式開(kāi)關(guān)柜結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，但功能相對(duì)比較靈活，能夠適應(yīng)很多的場(chǎng)景。在礦井供電系統(tǒng)中選用高低壓開(kāi)關(guān)柜時(shí)，通常都是綜合考慮實(shí)際情況，將抽出式和固定式開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行結(jié)合使用，以充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)形式高低壓開(kāi)關(guān)柜的結(jié)構(gòu)和工藝優(yōu)勢(shì)，使之更好地服務(wù)于煤礦生產(chǎn)實(shí)踐。這對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)人員的綜合素質(zhì)提出了較高的要求，因此業(yè)務(wù)人員應(yīng)該在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以提升自身能力，設(shè)計(jì)制作出性能更優(yōu)的高低壓開(kāi)關(guān)柜。