探究低压开关柜结构的设计对电气性能的影响

2020-02-17林海芳

机械管理开发 2020年3期

林海芳

（大同煤矿集团机电装备同中电气有限责任公司，山西大同 037305）

引言

低压开关柜的设计过程相对复杂，要全方位考虑，充分衡量在复杂环境下各方面因素可能会对电机性能造成影响。如果能综合考评并找到最佳方案，从低压开关柜的设计方面着手，则可以更有效地提升低压开关柜的整体效能，增强低压开关柜的整体运行性能。通过这些措施，能够有效延长电器的使用寿命。

1 低压开关柜结构的设计与电气性能的关系

如今大功率电器得普遍使用，用电负荷急剧加大，尤其是在冬天、夏天等密集型用电时期，用电需求更大。在电网改造中，加强电网的整体性建设和管理是重中之重，要有效保证整个电网系统的稳定运行，就必须根据各方面用电需求来配备电气设备。低压开关柜是一种可以根据需求进行调节的专业设备，可以满足需求因此，得到广泛应用。但是，要保证电气性能，与低压开关柜的结构设计有密切关系，必须根据实际需求进行专业设计，才不会对电网系统造成负面影响。如果设计不合理，则会最大程度上破坏电网稳定性，甚至可能造成安全事故。也正因如此，在低压开关柜设计过程中，必须选择质量可靠的产品，才能满足安全需求。

2 低压开关柜的结构分类

低压开关柜从结构特点方面可分为，一是固定式结构，这种结构重点体现在“固定”，在设备特定位置上的固定，可以最大程度上保证柜体结构的稳定性。这种稳定性的环境，各类电气元件就可以根据实际需求，在柜体内部对电气元器件起到支撑和固定作用。二是拆卸式设计的结构，这种方式方便高低压开关柜柜体内部与电气元件的拆装设计，日常维护可以有效得到满足。

除了根据结构特点，还可以根据形状大小和结构不同，对低压开关柜进行分类。主要分成台式低压开关柜、箱式低压开关柜来满足不同需求。另外还有一种是抽出式元器件，其特点为内部有方便移动的一块区域，这个可变化的空间可以更换元器件。柜体可移动部分需注意安全性和稳定性，在前期设计时一定要着重考虑。

3 低压开关柜的制作工艺分类

从制作工艺来看，低压开关柜大致包含三类，焊接框架、紧固件拼接式框架、焊接框架与紧固件拼接式框架相融合的合框式框架体系。

3.1 焊接框架

整个低压开关柜的框架是一个整体，这种框架主要通过焊接工艺来固定各个部分。从结构来看，焊接框架实际上最为坚固，不易变形，生产过程比较简单。但是也正因为相对简单的工艺特点，这种方式的框架在准确度方面相对较差，可能出现焊接变形、虚焊等情况，一旦有这种不达标的情况出现，这种框架就不可以有效地完成电子元件的支撑。因此，焊接框架对于操作人员的技术要求非常高，只有技术过关的技术人员才能保证焊接的质量，也才能保证框架的安全性。

3.2 紧固件拼接式的框架

相比较焊接方式而言，紧固件拼接式的框架优点更多，因为各个零部件的制作是通过标准化生产制成，部件精准度高、误差小，调整方便，可以对某一缺陷结构进行配料。但是要实现成功配对，就必须按照严格的参数标准生产零部件。也就是因为需要高度精确，这种类型的框架造价更高。

3.3 合框式框架

焊接技术和紧固件拼接技术进行有效融合的一种框架方式。这种方式有效结合两种方式的优点，扬长避短实现质量最优，性价比最高，能够让低压开关柜的运用更加有效，成本也能得到有效控制，维修更加方便。

4 柜体结构的设计对电气性能的影响分析

4.1 对电气设备运行稳定性的影响

结构合理的低压开关柜，在正常运行中会更有保证。但如果是结构不合理的低压开关柜，在正常运行过程中，可能发生意外导致整个运行网中的某一部分升温造成电阻值增加，对电网运行造成影响。如何有效避免这种情况的发生，是对柜体结构设计最重要的考验。所以，在设计低压开关柜时，设计者必须充分考虑电气设备运行的稳定性，通过合理的设计，有效降低短路情况的发生，保证整个电气配网的正常运行。操作的过程中，需要考虑到“短路故障”的问题是因为空间不足造成。要有效避免这种故障，可以考虑“转角技术”来改善，提升安全性。

4.2 对柜体温度的影响

运行就会产生热量，低压开关柜也是如此，要实现正常运行，就必须保证散热。如果柜体的结构设计不尽合理，散热效果不好，就会造成热量无法排出，影响电器元件的整体运行。具体而言，可能出现电器运行网中的某一个部分的温度呈现出上升趋势，如果再发生长时间不间断运行，就很可能发生元器件电阻上升，用电负荷增加，这会大大影响相关电器元件寿命，甚至可能会出现安全事故。所以，在低压开关柜的设计过程中，从结构上就要考虑到散热性。在保证到结构稳定的前提下，充分考虑如何能够使柜体内的空气产生循环，通过合理的方式进行迅速散热，保证低压开关柜各个元器件在运行中的安全和稳定。另外，要增强散热，在初期设计柜体时就要合理排布电气元件，保证用电安全。

4.3 对保护能力的影响

电网运行过程中，有一种现象容易对柜体内元器件造成损坏，这就是电弧。这种现象主要是指电流在通过气体介质时产生的瞬间火花，高温高电率，有很大的安全隐患。因此，必须重视电弧的不良影响，在前期要注重有效方案的设计。框架设计者在结构的前期设计和选材过程中，要充分考虑到电弧故障，提前采取防范措施。可以通过隔离带电导体的方式，来有效防止带电导体电弧。但是，单一方式仍旧不能完全有效地避免，因为柜体内部的整体空间其实很小，电弧产生时会有高温、高压气体出现，这些气体会对柜体内部造成二次危害。为保证安全性，防止这类事件的发生，设计过程中一定要考虑到能够有效泄压的一些通道，多种防范措施搭配，从而提高设备使用的安全性能。

4.4 对电气设备绝缘性能和抗过电压的影响

低压开关柜内部绝缘技术要求高，是保证柜内内部正常运行的重要条件。通常情况下，可以采用一种专业技术来提高绝缘性能，这种技术是“屏蔽式固体绝缘”，能够在柜体内部形成两种方式的开关设备，包括空气绝缘和气体绝缘，能起到良好的保护作用。即使遇到特殊情况，也能起到保护作用。与此同时，还可以设计一种相对灵活的功能，让安装过程更加简便。在增加低压开关柜的保护性能上，也能减少占地面积，提升安全性，降低生产安全风险，保证设备能够更平稳更安全的运行。