电气开关柜研究现状及其发展趋势
摘要:电气开关柜结构是在当今的电力行业系统及发展规划中考虑的最主要的设备,电气开关柜结构功能是否安全稳定,质量结构是否先进优良等等都会间接对系统电能的分配输入及功率输出系统产生较大影响。
本文简单介绍了各种电气开关柜构造方式及结构加工装配方式,重点针对常见电气开关柜设计构造制造结构形式特征及工艺设计制作过程注意的事项方面展开进一步深入地剖析,基于此还重点分析了电气开关柜技术发展与趋势,希望能够借此为电气开关柜工业设计应用及客户日常生产供电的需求设计等应用工作方面提供些许参考借鉴。
关键词:电气开关柜；结构设计；加工装配方式；设计要点；发展趋势
前言
电气开关柜一般是以直接分配供电和二次传输控制电能供给为主用的自动化设备,其使用依据是不同用电的特定使用场所对整个电力系统,小区,高层建筑结构等方面起关键控制作用。
电气开关柜大多数是由各种专用电气元件开关和自动保护开关装置所组成,一般都要根据各种实际场所用电负荷情况变化来组织设计,既要严格确保其达到现行国家规范的有关强制性标准,又要注意从设计外观,质量精度和用电安全技术上满足广大用户的用电特定需求。
一、电气开关柜研究情况
1.1构造
电气开关柜零件主要都由固定型安装和抽出型连接两种连接结构形式,前一种的结构及安装的形式相对比较灵活稳固,零件位置尺寸比较合理稳定,可独立进行大规模批量生产设计和精密加工,后者虽然结构与内部布置较为繁琐复杂,但是结构零件位置相对来说就比较稳固灵活,在安装的整个设计过程中既又要充分满足各种电气设计安装工艺标准设计和产品使用要求,又要确保零件能够搬运轻便
和质量可靠。
电气开关柜整体结构及设计风格有其它很多影响因素,存在了一定
的差异性,例如使用工作环境,电压功率限制因素以及产品使用企业的性质。
1.2加工方式
1)焊接式加工。
焊接式处理是最切实可行的连接方式之一,它借助于焊接的
方式来达到电气开关柜方便处理的目的,进而达到增强柜体坚固程度,提高运行可靠性等效果。
但这种方式在实际处理时有其局限性,如处理后期易产生误差,柜体会发生变形,且焊接之后柜体会变得更加稳固,如果要回调的话,有相当大的困难,并且易对柜体整体美观程度造成一定程度的影响。
2)装配式加工。
组装式的加工技术在各种电气开关柜工程中也具有较大适用性。
加工控制人员通过自主操作加工已装配设计好的各单元零件,零件尺寸的几
何尺寸误差,占地面积大小均可直接在零件加工制造过程中有效可靠地进行控制,从而又确保实现了外观整体的美观统一和装配后的工件效果。
然而,装配设计形
成后的电气开关柜整体稳定性通常要明显比手工焊接所形成后的电气开关低,且
这种加工方式对每个装配工件都有较高要求,从而提高了企业投入成本。
3)焊接和装配混合加工。
焊接和装配混合式处理集以上两种处理方法之所长,有效地弥补各自的缺陷,能够达到电气开关柜构造优化的目的。
通常加工人员首
先会对电气开关柜关键部分进行焊接加工,然后根据实际用途对焊接工件进行装配,方便后期的调节,能够有效地提高加工质量。
1.3结构设计和制造形式
1)结构设计。
电气开关柜安装结构的设计都需要设计师按照安装使用实际要求作详细布局规划,若企业未能专门据此拟定布局设计和需求时,则仍需要设计。
依据国家及相关地方标准文件及有关行业技术规范拟定安装细则等的规范指导作用开展有关具体规范工作,确保在电气开关柜实际运行维护期间始终符合使用质
量与安全管理及电气实用的性能要求。
另外,在整体设计安装过程设计中还可能
需重点考虑后期的维护保养工作安排及其他各层面内容,将电气开关柜按钮位置
及各种相关功能指示灯等布置安排在一个较偏低一些的方位角点上,便于做好后
期保养观察记录及相关运维等工作。
在发现电气开关柜及内部相关元件设备出现
严重故障情况的实际情况下,一定要先对故障其实施修理更换维护作业,对整个维护管理流程再次进行优化,完善作业效率方面。
2)制造的形式。
电气开关柜体的设计和标准制定受到外界很多重要因素影响,各行业有许多不同。
当企业未明确规定电气柜体标准时,设计审查人员则需企业
充分研究发挥个人主观能动性并同时结合其自己实际设计制作经验及电气柜体内常用电气元件特点的验证确认。
如果柜内部的元器件数量比较重或者整个柜体体积相对比较大,可酌情优先考虑进行焊接式的加工,如果柜内部的元器件相对比较的多或者是需要进行经常维护更换保养时,可考虑优先考虑进行组装式的加工。
1.4安全性能
电气设备需要维持稳定日常安全工作,电弧故障常是与工作电流异常相伴地
出现,对电器开关柜安全稳定及工作质量造成严重影响。
所以,一般厂商会通过在电气开关柜壳体内安装金属隔板并合理利用塑料挡板来对外部电弧源进行合理分隔,最终使得电器开关柜具有安全抗电弧性能。
同时可以动态监测箱体内部的电
弧状态,并会依据监测结果数据而做进一步的优化设计和设备升级,显著的改善了电气设备的整体性能。
另外,从用户安全防护目的需求出发,电气开关柜的设计开发过程设计中还特别充分融合了"人本"技术因素,加强内部安全技术防护系统设
计以充分防止外物源入侵和内部单元的置换。
保证结构明显间的完全隔离,根据
产品使用实际功能特点对各电气开关柜产品内部安全结构部件进行功能分离设置和性能区别,
使得电气开关柜在运行的过程中保证运行过程的完整外，还能够保证其安全性。
1.5辅助设计
电气开关柜的结构复杂，除了自身需要进行设计研究外,还需要不同种类的
辅助设计用来加强电气开关柜性能。
一是在运行层面,仪表面板能够得到适当调节,便于日常使用运行,二是电气开关柜外观美观程度能够得到增强,如柜体打磨
喷漆,提高焊接精准度,三是减少了材料的浪费，相应工具设计更加完善,钣金加
工工艺能够得到优化,边角料能够得到充分应用。
二、电气开关柜发展趋势
随着人工智能技术浪潮的迅猛崛起以及未来工业互联网4.0技术理念的逐渐提出,国内传统电气开关柜系统设计也会越来越注重高效,安全以及系统智能化,未来传统电气开关柜都会着重从系统智能化控制角度考虑出发,匹配系统可以进行自我诊断，当系统出现故障时，系统会自动报警来使得电气开关柜停止继续运行，这样的设置对电气开关柜来说，当有一处故障时，可以保证其他区域完好无损，而且为系统的维修缩小了故障的范围，更方便技术人员进行维修，加强了维修的效率[1]。
三、电气开关柜设计重点
3.1有效的安装元件
电气开关柜的结构复杂，不同的电气元件都有在系统中相应的位置,所以需格外重视设计时对电气元件方位角的明确性才能实现稳定运行。
其主要原理步骤是:(1)将其他具有类似功能部件的部件组合起来;(2)通过将各电气控制功能元件紧密相连分别连接于同一主要部件上;(3)通过将各类强弱电控制器合理分开,从而降低干扰;(4)将形状,大小,重量接近的部件集成到一起,保证开关柜的整体美观效果;(5)对于容易损坏且需要经常维修的部件,集成到一起,以便于后续的维修检修工作;(6)将各部件串联起来;(7)将各部件连接成一个完整的部件;(8)将各部件连接到一起;(9)将被控制装置连接成一个独立的部件;(10)将各个部件连接成一个统一的部件。
3.2标准的连接方式
电气开关柜的整体安装设计结构和与每个设备连接点间都有着比较紧密稳定的机械联系,所以必须都要做到对其各基本单元的机械连接工作方式进行严格检查和把关,保证电气连接过程的正常合理控制和正确有序的进行,进而可以保证整体电气开关柜安装能够稳定顺利高效地实现运行。
3.3确定防护等级
明确安全防护设计等级可以让整个电气系统独立运行维护时电气开关柜显示的最合理,能保证人身体与电气设备开关柜接触时可以及时有效的避免触电柜体高危部位,避免遭受人身伤害,引发重大安全灾害事故。
明确的防护性能等级一般需符合国家安全有关标准规定,并进行对电气开关柜的特质的全面检测分析论证后才能合理设置,便于其后续进行设计制造和处理[2]。
四、结语
电气开关柜是前中国各主要行业电力系统设计不可缺少的有机组成和部分,它本身的造型设计将伴随着未来市场的发展逐渐呈现出多元化,智能化设计和高度人性化等发展趋势,为电力行业发展做出贡献。
在科技日益发展的今天,势必能够设计和制造出更适应市场需求的智能电气开关柜。
参考文献：
[1] 李志坚. Z机电公司电气开关柜设计质量改进研究[D]. 南京：南京理工大学，2018.
[2] 陈泰霖. 0.4 kV低压开关柜的柜体结构和工艺特点研究[J]. 光源与照明，2020(8)：42-43.。