高低压成套开关柜电气设计现状分析及智能化发展方向

王玉晓

山东东子电力有限公司 山东潍坊 261000

近年来，我国经济飞速发展，科学技术的进步带动了我国工业迅速腾飞，高低压成套开关柜是电力设备中非常重要的一种，影响着我国电力产业的发展速度和质量。随着我国各种高端电气设备的研发和应用，对于高低压成套开关柜的要求越来越高，尤其是在计算机技术极度发达的当下，高低压成套电气柜的智能化发展非常关键，决定着我国电气设备研发和生产水平的提高。可以说高低压成套电器柜的电气设计对于电气设计者和生产者来说既是难得的机遇，也是巨大的挑战。

1 我国高低压成套开关柜发展现状及存在问题分析

1.1 发展现状

从我国高低压成套开关柜的发展来看，我国起步晚，但是发展态势迅猛，我国在高低压成套开关柜在电气设计方面取得了不错的成果[1]。当前国外在高低压成套开关柜开发中，已经研究出了新型的设备，在国际市场中具备非常强大的竞争力，我国目前处于自主研发起步阶段，高低压成套开关柜电气设计水平处于世界前列。在早期的高低压成套开关柜中，采用柜体结构焊接技术，通过焊接的方式将其固定在框架上，现在开关柜不仅继承了原本的焊接技术，还研发出了组装式的高低压成套开关柜体。这两种柜体可以根据电气工程具体情况配合使用，改变了传统固定式结构。在生产方面，随着机床技术的更新，早期的普通加工机床被淘汰，数控机床开始大范围普及，不仅在生产效率上得到了提高，在质量和性能上也有了显著的提升，实现了规模化的生产。

1.2 问题分析

当前我国高低压成套开关柜电气设计虽然取得了一定成就，但是仍然存在有些问题。主要表现在以下几个方面：首先，我国高低压成套开关柜在智能化方向发展与欧美国家仍然存在差距。智能化发展需要将开关柜技术与电子计算机技术结合，其中涉及网络技术和通讯技术等多种技术的配合。目前国外在这一领域成果较为瞩目，已经实现了高低压成套开关柜的智能化操作，柜体自身可以进行复杂的信息处理，操作人员能够更加安全方便的完成操作。我国在这一方面还存在着较大的差距，需要不断研究发展[2]。其次，空间占用存在问题。由于技术水平限制，在工频耐压和绝缘间距上，国内的开关柜占用空间比例较大，很难做到体积的微型化发展，需要通过不断研发进行改进。

2 智能化发展方向探究

随着技术的进步，智能化发展方向是未来开关柜发展的主流趋势。主要表现在几个方面的研发和创新。

2.1 集成化与数字化发展

传统的开关柜电气设计主要为以二次电路元件结构为主，采用电磁式机械结构，不仅功能上存在短板，而且随着电气现代化发展，已经不能适应当前的使用需要[3]。因此，需要将计算机技术与开关柜的研发相结合，使其相集成化、数字化发展。在发展过程中，以传统开关柜的设计思路为基础，将计算机技术监测、计算和数据能力结合，缩小开关柜功能结构的体积，使其集成化。运用数字化技术，拓展开关柜功能，提高开关柜应用范围，降低生产的成本投入。

2.2 控制能力和保护功能上的优化

高低压成套开关柜主要功能在于对电网的控制和保护。因此，其未来智能化发展方向不能脱离其根本性功能。传统的开关主要为机械式开关，随着智能化技术的融入，开关柜能够对电网的运行状态进行监控，通过对数据的采集、传输和分析，形成智能化保护机制，改变传统的被动固态保护形势，以动态保护配合真空断路器，完成电网的保护和控制。尤其是对于高压电网，开关工作负荷较高，传统开关柜的寿命由于技术制约，非常容易损坏。智能化开关柜通过对开关分闸速度和机械冲击摩擦的优化，能够极大提高使用寿命，降低成本。

2.3 模块化发展

早期高低压成套开关柜生产制作的材料主要以硬质材料为主，不同单元和构件之间由于碰撞会产生一定的磨损，通过柔性材料的应用可以一定程度上避免此类问题。不仅如此，开关柜生产单元化、模块化发展，可以根据开关柜的应用的情况和场景不同，进行产品的配置，提高其实用性的同时，提高生产效率。这种发展方向为高低压成套开关柜的生产制作建立了标准化作业体系，在硬件形式相同的基础上，根据功能的不同进行标准化的生产，减少设备元件的浪费和储备。

2.4 体积小型化发展

早期的开关柜由于技术水平有限，若要达到相应的使用功能需要，开关柜体积往往非常大。这种高低压成套开关柜不仅占据大量的空间，也会造成材料成本的增加。当前随着开关柜功能的集成和智能数据处理单元的微型化发展，开关柜所需要的的空间更小，成本更低。这种体积小型化的发展，使其能够在电力系统中获得广泛的应用前景，消除早期占据空间的大，影响电力系统布局的问题。

2.5 加工生产的智能化发展

开关柜加工生产的技术水平决定了开关柜使用性能和产品质量。在我国高低压成套开关柜发展的早期，使用普通机床进行生产，不仅生产效率不高，而且生产难度大，往往存在一定的误差。这种情况就导致了开关柜性能不理想，使用寿命差。随着智能化发展，国内开关柜的生产已经将普通机床淘汰，采用智能数控机床进行产品加工生产，不仅操作简单方便，还大大提高了生产效率，使开关柜的生产进入标准化作业阶段。

3 结语

综上所述，我国高低压成套开关柜生产研发起步晚，相较于欧美和日本等发达国家存在一定的差距，但是近年来我国在智能化研究和发展上展现出了非常迅猛的态势，将计算机技术与开关柜有机研发融合，使开关柜向着智能化方向发展。从目前国内高低压成套开关柜的发展现状来看，智能化将会围绕着电路结构数字化发展，产品结构模块化发展、产品体积微型化发展和控制保护智能化发展进行，使其能够适应电力工程的现代化发展要求，提供更好的使用性能。