低壓成套開關(guān)設(shè)備未來發(fā)展趨勢(shì)探究

摘 要 隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，作為電力建設(shè)的重要設(shè)備，低壓成套開關(guān)設(shè)備需求量越來越大，同時(shí)也對(duì)其質(zhì)量和性能提出了更高的要求，其技術(shù)改進(jìn)繼續(xù)朝著小型化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性、高安全性、綠色化、智能化等方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞 低壓成套開關(guān)設(shè)備;發(fā)展趨勢(shì);技術(shù)改進(jìn)方向

Future development trend of low-voltage switchgear

Xie Jing

Nanjing Daquan Electric Co. ， Ltd.Jiang su，nanjing 211100，China

Abstract With the rapid development of Chinas power industry， as an important equipment for power construction， the demand for low-voltage switchgear is increasing， and it also puts higher demands on its quality and performance. The technical improvement continues to be miniaturized，modular， standardized， high reliability， high security， green， intelligent and other directions.

Keywords Low-voltage switchgear;Development trend;Technical improvement direction

隨著我國改革開放的不斷深化和國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)供配電設(shè)備的需求越來越迫切，我國低壓配電已進(jìn)入高速發(fā)展階段。低壓配電作為項(xiàng)目的能源與動(dòng)力控制中心，為保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行，國內(nèi)各行各業(yè)對(duì)供配電設(shè)備的要求越來越高，很多重點(diǎn)項(xiàng)目對(duì)供配電的質(zhì)量和性能提出了更高的要求[1]。綜合對(duì)低壓成套開關(guān)設(shè)備傳統(tǒng)方面與行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)下的情況進(jìn)行分析，低壓成套開關(guān)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)改進(jìn)主要朝以下幾個(gè)方向發(fā)展：

1小型化

小型化一直是低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)的重點(diǎn)方向之一，由于土地資源的緊缺，考慮到節(jié)約成本的問題，低壓開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊化、整體產(chǎn)品小型化一直作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一。在低壓開關(guān)柜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，主要通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)，如母排與絕緣固定裝置，即母排夾等裝置之間的配合使用，使得柜體內(nèi)母排分布實(shí)現(xiàn)最大的空間利用率。比如施耐德的Okken柜型，其單元抽屜回路的高度僅需100mm高;西門子的SIVACON S8柜型，其框架斷路器進(jìn)線柜柜寬最小可做到400mm寬。

2模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化

低壓開關(guān)柜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多數(shù)與用戶的具體要求相關(guān)性較大，根據(jù)用戶的不同安裝需求，對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整的情況較多，這就帶來了設(shè)計(jì)與生產(chǎn)成本的提高，即針對(duì)每一客戶需求均需單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，不利于產(chǎn)品的大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，追求模塊化設(shè)計(jì)，即采用機(jī)械接口、可積木式安裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過各個(gè)零部件的組裝而實(shí)現(xiàn)不同的客戶需求，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的通用性，而在生產(chǎn)制造過程中，僅需設(shè)計(jì)與生產(chǎn)各個(gè)模塊化組合件，可實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，減小成本。在具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，模塊化的設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)的模塊化，由固定柜向抽屜柜設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)移即為此類設(shè)計(jì)思路，另外，還體現(xiàn)在各個(gè)組成結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)，如柜體安裝孔的模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)等。如施耐德Okken柜型，跟傳統(tǒng)整柜寬度不同，其框架由主柜和輔柜組成。主柜寬度450/650mm;輔柜寬度350/450mm，與主柜組合，滿足各種組柜、進(jìn)出線方案需求。同時(shí)，主母排采用唯一規(guī)格10*40mm，電流通過片數(shù)增加而增加，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化[2]。

3高可靠性

低壓開關(guān)柜作為配電網(wǎng)絡(luò)中最靠近用戶層的層級(jí)，與用戶的用電過程息息相關(guān)，若該階段出現(xiàn)安全問題，不僅會(huì)造成停電等影響實(shí)際使用對(duì)情況，更嚴(yán)重的是會(huì)引起安全事故，造成人員傷亡，因此，低壓開關(guān)柜的可靠性設(shè)計(jì)一直是低壓開關(guān)柜產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重中之重。在該方面，低壓開關(guān)柜的柜體強(qiáng)度一直是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，如何使柜體的機(jī)械強(qiáng)度能夠達(dá)到防爆抗震的水平，是柜體可靠性的研究重點(diǎn)，此外，針對(duì)不同的使用環(huán)境，不同的可靠性設(shè)計(jì)也不容忽視，如為了適應(yīng)在潮濕環(huán)境下的使用，而開展防潮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，或以鍍漆等表面處理方式來實(shí)現(xiàn)防腐作用等。國內(nèi)很多重點(diǎn)工程項(xiàng)目，對(duì)低壓柜要求具備抗震八級(jí)以上。另外，國外的KEMA認(rèn)證，是公認(rèn)最嚴(yán)苛的試驗(yàn)認(rèn)證，目前國內(nèi)通過該認(rèn)證的低壓柜廠家還不多[3]。

4高安全性

在使用過程中，由于在很多情況下，使用者并非本技術(shù)領(lǐng)域的專家，因此，有可能發(fā)生因操作不當(dāng)而造成的安全事故，因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，要針對(duì)以上情況實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作使用防護(hù)設(shè)計(jì)。再次，為了降低電弧干擾，在低壓開關(guān)柜內(nèi)部進(jìn)行絕緣隔離設(shè)計(jì)，最大限度地降低電弧故障影響。此外，還需注意抗動(dòng)熱穩(wěn)定性，在大電流的工作環(huán)境下，柜體應(yīng)具備應(yīng)對(duì)短路電流的能力，在國家發(fā)布的《中國制造2015》重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖中，要求框架斷路器短時(shí)耐受電流達(dá)到150KA[4]。因此，要充分考慮對(duì)主母排固定結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)。最后，隨著智能化設(shè)計(jì)的發(fā)展，國外許多國際領(lǐng)先公司已開展了以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷和預(yù)警工作，致力于實(shí)現(xiàn)故障發(fā)生前的識(shí)別與應(yīng)急操作，最大限度地避免事故的發(fā)生[5]。

5綠色化

低壓配電柜產(chǎn)品的綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品材料的選用上以及制造過程和使用過程不污染環(huán)境，符合環(huán)保指令。隨著我國針對(duì)節(jié)能減排低碳環(huán)保概念的不斷推廣，低壓開關(guān)柜行業(yè)響應(yīng)國家號(hào)召，積極引入新材料，如采用新型塑膠材料，在實(shí)現(xiàn)絕緣功效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)。

6加工工藝的提升

低壓開關(guān)柜的生產(chǎn)過程中，提升加工工藝水平，能夠有效節(jié)約加工成本，國內(nèi)各大企業(yè)引進(jìn)國外先進(jìn)的柔性生產(chǎn)線、數(shù)控鈑金建工設(shè)備等，提升生產(chǎn)加工工藝的技術(shù)水平，以技術(shù)的提升來降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。此外，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行改進(jìn)，也會(huì)很大程度上節(jié)約加工成本，如母排的異型設(shè)計(jì)、無螺母連接設(shè)計(jì)等結(jié)構(gòu)改進(jìn)。現(xiàn)在國內(nèi)外越來越多的低壓柜產(chǎn)品采用銅排無孔搭接，如Modan 6000柜型C型主母排與T型螺栓實(shí)現(xiàn)縱向無孔搭接，Blokset柜型采用水平魚形排實(shí)現(xiàn)橫向無孔搭接。

7智能化

隨著工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念的推進(jìn)，低壓開關(guān)柜也逐步進(jìn)入了智能化發(fā)展階段。低壓開關(guān)柜的智能化發(fā)展即將通信、電子、計(jì)算機(jī)等新興技術(shù)引入低壓開關(guān)柜產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并通過現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)發(fā)送至上一級(jí)監(jiān)控或調(diào)度系統(tǒng)，監(jiān)控或調(diào)度系統(tǒng)通過各類大數(shù)據(jù)分析算法對(duì)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，診斷出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)出各類控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)功能。在該技術(shù)方面，主要的研發(fā)重點(diǎn)一方面在于信號(hào)檢測(cè)，即數(shù)字采集技術(shù)、傳感技術(shù)等，另一方面，在于通信技術(shù)，即工業(yè)以太網(wǎng)與總線技術(shù)在具體設(shè)備運(yùn)行中的應(yīng)用，主要需克服設(shè)備與上層服務(wù)器雙向通信、設(shè)備內(nèi)部各模塊間通信過程中信號(hào)互擾的問題。此外，由于低壓開關(guān)柜屬于供電網(wǎng)絡(luò)的終端層，直接與用戶對(duì)接，因此，通過對(duì)低壓開關(guān)柜設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電量的監(jiān)控，即可用據(jù)此分析用電單位，如樓宇、工廠的整體用電情況，從而實(shí)現(xiàn)智能化的供電控制，達(dá)到節(jié)約電能的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

謝靜（1984-），女，江蘇揚(yáng)中人;畢業(yè)院校：徐州師范大學(xué)，專業(yè)：電器工程及其自動(dòng)化，學(xué)歷：本科;現(xiàn)就職單位：南京大全電氣有限公司，研究方向：智能化低壓配電。