高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析及智能化發(fā)展方向

王玉曉

山東東子電力有限公司 山東濰坊 261000

近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了我國(guó)工業(yè)迅速騰飛，高低壓成套開關(guān)柜是電力設(shè)備中非常重要的一種，影響著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度和質(zhì)量。隨著我國(guó)各種高端電氣設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用，對(duì)于高低壓成套開關(guān)柜的要求越來越高，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)極度發(fā)達(dá)的當(dāng)下，高低壓成套電氣柜的智能化發(fā)展非常關(guān)鍵，決定著我國(guó)電氣設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)水平的提高?？梢哉f高低壓成套電器柜的電氣設(shè)計(jì)對(duì)于電氣設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)者來說既是難得的機(jī)遇，也是巨大的挑戰(zhàn)。

1 我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題分析

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

從我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜的發(fā)展來看，我國(guó)起步晚，但是發(fā)展態(tài)勢(shì)迅猛，我國(guó)在高低壓成套開關(guān)柜在電氣設(shè)計(jì)方面取得了不錯(cuò)的成果[1]。當(dāng)前國(guó)外在高低壓成套開關(guān)柜開發(fā)中，已經(jīng)研究出了新型的設(shè)備，在國(guó)際市場(chǎng)中具備非常強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)目前處于自主研發(fā)起步階段，高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)水平處于世界前列。在早期的高低壓成套開關(guān)柜中，采用柜體結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)，通過焊接的方式將其固定在框架上，現(xiàn)在開關(guān)柜不僅繼承了原本的焊接技術(shù)，還研發(fā)出了組裝式的高低壓成套開關(guān)柜體。這兩種柜體可以根據(jù)電氣工程具體情況配合使用，改變了傳統(tǒng)固定式結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)方面，隨著機(jī)床技術(shù)的更新，早期的普通加工機(jī)床被淘汰，數(shù)控機(jī)床開始大范圍普及，不僅在生產(chǎn)效率上得到了提高，在質(zhì)量和性能上也有了顯著的提升，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；纳a(chǎn)。

1.2 問題分析

當(dāng)前我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)雖然取得了一定成就，但是仍然存在有些問題。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜在智能化方向發(fā)展與歐美國(guó)家仍然存在差距。智能化發(fā)展需要將開關(guān)柜技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，其中涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)等多種技術(shù)的配合。目前國(guó)外在這一領(lǐng)域成果較為矚目，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高低壓成套開關(guān)柜的智能化操作，柜體自身可以進(jìn)行復(fù)雜的信息處理，操作人員能夠更加安全方便的完成操作。我國(guó)在這一方面還存在著較大的差距，需要不斷研究發(fā)展[2]。其次，空間占用存在問題。由于技術(shù)水平限制，在工頻耐壓和絕緣間距上，國(guó)內(nèi)的開關(guān)柜占用空間比例較大，很難做到體積的微型化發(fā)展，需要通過不斷研發(fā)進(jìn)行改進(jìn)。

2 智能化發(fā)展方向探究

隨著技術(shù)的進(jìn)步，智能化發(fā)展方向是未來開關(guān)柜發(fā)展的主流趨勢(shì)。主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面的研發(fā)和創(chuàng)新。

2.1 集成化與數(shù)字化發(fā)展

傳統(tǒng)的開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)主要為以二次電路元件結(jié)構(gòu)為主，采用電磁式機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅功能上存在短板，而且隨著電氣現(xiàn)代化發(fā)展，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前的使用需要[3]。因此，需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)與開關(guān)柜的研發(fā)相結(jié)合，使其相集成化、數(shù)字化發(fā)展。在發(fā)展過程中，以傳統(tǒng)開關(guān)柜的設(shè)計(jì)思路為基礎(chǔ)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)、計(jì)算和數(shù)據(jù)能力結(jié)合，縮小開關(guān)柜功能結(jié)構(gòu)的體積，使其集成化。運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，拓展開關(guān)柜功能，提高開關(guān)柜應(yīng)用范圍，降低生產(chǎn)的成本投入。

2.2 控制能力和保護(hù)功能上的優(yōu)化

高低壓成套開關(guān)柜主要功能在于對(duì)電網(wǎng)的控制和保護(hù)。因此，其未來智能化發(fā)展方向不能脫離其根本性功能。傳統(tǒng)的開關(guān)主要為機(jī)械式開關(guān)，隨著智能化技術(shù)的融入，開關(guān)柜能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸和分析，形成智能化保護(hù)機(jī)制，改變傳統(tǒng)的被動(dòng)固態(tài)保護(hù)形勢(shì)，以動(dòng)態(tài)保護(hù)配合真空斷路器，完成電網(wǎng)的保護(hù)和控制。尤其是對(duì)于高壓電網(wǎng)，開關(guān)工作負(fù)荷較高，傳統(tǒng)開關(guān)柜的壽命由于技術(shù)制約，非常容易損壞。智能化開關(guān)柜通過對(duì)開關(guān)分閘速度和機(jī)械沖擊摩擦的優(yōu)化，能夠極大提高使用壽命，降低成本。

2.3 模塊化發(fā)展

早期高低壓成套開關(guān)柜生產(chǎn)制作的材料主要以硬質(zhì)材料為主，不同單元和構(gòu)件之間由于碰撞會(huì)產(chǎn)生一定的磨損，通過柔性材料的應(yīng)用可以一定程度上避免此類問題。不僅如此，開關(guān)柜生產(chǎn)單元化、模塊化發(fā)展，可以根據(jù)開關(guān)柜的應(yīng)用的情況和場(chǎng)景不同，進(jìn)行產(chǎn)品的配置，提高其實(shí)用性的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率。這種發(fā)展方向?yàn)楦叩蛪撼商组_關(guān)柜的生產(chǎn)制作建立了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)體系，在硬件形式相同的基礎(chǔ)上，根據(jù)功能的不同進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)，減少設(shè)備元件的浪費(fèi)和儲(chǔ)備。

2.4 體積小型化發(fā)展

早期的開關(guān)柜由于技術(shù)水平有限，若要達(dá)到相應(yīng)的使用功能需要，開關(guān)柜體積往往非常大。這種高低壓成套開關(guān)柜不僅占據(jù)大量的空間，也會(huì)造成材料成本的增加。當(dāng)前隨著開關(guān)柜功能的集成和智能數(shù)據(jù)處理單元的微型化發(fā)展，開關(guān)柜所需要的的空間更小，成本更低。這種體積小型化的發(fā)展，使其能夠在電力系統(tǒng)中獲得廣泛的應(yīng)用前景，消除早期占據(jù)空間的大，影響電力系統(tǒng)布局的問題。

2.5 加工生產(chǎn)的智能化發(fā)展

開關(guān)柜加工生產(chǎn)的技術(shù)水平?jīng)Q定了開關(guān)柜使用性能和產(chǎn)品質(zhì)量。在我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜發(fā)展的早期，使用普通機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn)，不僅生產(chǎn)效率不高，而且生產(chǎn)難度大，往往存在一定的誤差。這種情況就導(dǎo)致了開關(guān)柜性能不理想，使用壽命差。隨著智能化發(fā)展，國(guó)內(nèi)開關(guān)柜的生產(chǎn)已經(jīng)將普通機(jī)床淘汰，采用智能數(shù)控機(jī)床進(jìn)行產(chǎn)品加工生產(chǎn)，不僅操作簡(jiǎn)單方便，還大大提高了生產(chǎn)效率，使開關(guān)柜的生產(chǎn)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)階段。

3 結(jié)語

綜上所述，我國(guó)高低壓成套開關(guān)柜生產(chǎn)研發(fā)起步晚，相較于歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定的差距，但是近年來我國(guó)在智能化研究和發(fā)展上展現(xiàn)出了非常迅猛的態(tài)勢(shì)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與開關(guān)柜有機(jī)研發(fā)融合，使開關(guān)柜向著智能化方向發(fā)展。從目前國(guó)內(nèi)高低壓成套開關(guān)柜的發(fā)展現(xiàn)狀來看，智能化將會(huì)圍繞著電路結(jié)構(gòu)數(shù)字化發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化發(fā)展、產(chǎn)品體積微型化發(fā)展和控制保護(hù)智能化發(fā)展進(jìn)行，使其能夠適應(yīng)電力工程的現(xiàn)代化發(fā)展要求，提供更好的使用性能。