摘要：高低压成套开关设备是供配电系统中电能控制、保护、转换和分配的关键设备，它是一种组装式产品，在生产时需要根据用户的要求，按相关标准和要求进行设计，以指导生产的正常进行。本文就其电路、元件排布、设备性能的优化进行讨论，并以开关柜为例，对其进行具体的优化分析。
关键词：成套开关设备；元件排布；电路；设备性能；开关柜
前言
在技术的发展中，高低压成套开关设备已经逐渐应用于电力设备领域，但是依然存在较多的不足之处，如参数选择与布置等问题限制着设备的使用效率，需要通过不断的优化来提升设备的使用性能。因此，本文从高低压成套开关设备的优化角度出发，对设备的电气系统进行优化分析。
一、高低压成套开关设备优化原则
高低压成套开关设备产品的设计必须遵守以下三个基本原则：首先，符合用户要求。低压成套开关设备产品主要是根据用户来图设计生产的，并在用户指定的现场对号入座安装、运行。其次，符合国家标准。国家标准是国家为保证产品的质量在安全、可靠、合理、经济等各方面必须达到规定要求的一项标准性的法规。第三，符合3C认证实施规则。高低压成套开关设备产品是国家强制性的认证产品，其必须严格遵守相关规定。
二、高低压成套开关设备的电路优化
1、确定负荷
在主电路的优化设计中，需要确定负荷的特性，以便满足系统的使用要求，在负荷的确定因素中，需要考虑容量、供电距离、分布以及设备等因素，设计合理的电压供给方案，以此来提升设备的功率因数。其主要优化措施如下：①需要满足设备长期和短期运用的系数以及季节性的运用系数，最大程度的保障系统的使用性能；②需要充分的考虑环境因素，需要保证系统的短路电流和接地不会对设备的运行状态产生影响；③在设计中要注重电路的排布问题，满足建筑的设计需求，保障电路的适用性；④需要优化一系列的相关参数参数；⑤需要通过元件以及柜体来满足用户的需求。
2、辅料的优化
在高低压成套开关设备的运行中，母排、电缆以及壳体均对设备的运行具有较大的影响。如母排和导线具有铜和铝两种常见的形式和规格，在优化设计过程中，需要根据工程和用户的使用需求进行合理的配置，在设计的过程中，要保障用户的过载裕度，使其在保证使用性能的基础上，可以最大程度的节约成本。如在高低压成套开关设备的设计中，母排的设计可以采用铜排；对于电流较大的线路，可以采用多根铜排并联的方式进行设计，这样可以提升设备的整体载流能力，同时可以节约开支，提升系统的整体性能。
3、环境因素的优化
在高低压成套开关设备的优化设计中，需要综合的考虑环境因素，以便最大程度的保障设备的使用性能。其主要体现在以下几个方面：
首先，对于粉尘或者带电粒子相对较多的环境，可以采用密封性好以及体积相对较小的元件，其可以提升设备的整体运用性能；其次，对于海拔较高或者震动性较强的环境，可以采用具有抗震性能的元件；第三，对于高层建筑的设计，可以尽量采用电缆桥架的方式连接线路，这样可以降低下层的线路数量。总之，只有综合设计符合环境的设备体系，才可以最大程度的保障设备的使用质量以及性能。
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三、高低压成套开关设备的元件排布优化
1、元件结构形式
在设备元件结构形式的优化上，需要保证安装高度与柜底之间的间距在20cm以上，以便可以保证设备的维修效率；对于操作手柄的设计，需要距离柜底1.5m左右；在仪表的设计中，需要控制在视线可及的范围内；对于具有热量散发的元件，需要添加散热装置；例如在大电流及负荷的元件设计优化中，其线路相对较多，在设计过程中，需要将柜体设计在位置较低处，以便可以提升布线的效率。另外，在设计的过程中，要考虑建筑的整体结构形式，从而对线路的排布以及柜体的安装进行合理的结构优化，保障最佳的性能。
2、符合柜体的排布设计
在元件的布置优化中，需要根据柜体的形式来进行优化设计，如在抽屉类的柜体设计中，可以选择插拔式开关，其可以提升设备的操作性。同时，在元件的排布过程中，要考虑整体的空间结构，对于结构较为紧密的排布，需要选择结构较小以及防护性能高的元件，其可以提升系统的整体使用性能。另外，在元件的设计中，对于操作性较高的元件，需要保障拆卸位置的合理性。总之，在设计的过程中，只有保证符合柜体的排布方式，才可以最大程度的保障其性能。
四、高低压成套开关设备性能优化
在系统的优化方案中，对低压成套开关设备的优化，需要根据用户的使用量，设置合理的载流容量，以便最大程度的保证设备的使用性能。另外，在空气污染较为严重或者湿度相对较大的地区，需要设置抵抗电离以及密封措施，降低元件的损坏。此外，优化高压成套开关设备时，需要保证柜体的结构强度，使其在承担错误操作时，可以避免元件受到损伤；在设计过程中，需要保证程序锁以及闭锁电磁铁可以进入条件限制。另外，在设计过程中，对于非标准柜体的设计，需要在满足使用条件的基础上，提升整体的承受能力，这样可以避免安全事故的发生率。以开关柜为例，其常见的故障如下：①绝缘事故。其主要是柜内放电、CT闪络和相间闪络。断路器与开关柜不匹配，绝缘尺寸不够，柜内隔板吸潮，爬距不足，老旧开关改造不彻底，未进行加强绝缘措施等原因造成；②载流故障。主要集中在12kV--40.5kV中压开关设备上，触头过热，引线过热，常扩大为绝缘事故。主要是由于插头接触不良、插头偏心等原因导致过热，以致起弧烧坏设备。出现上述情况的原因固然是多方面的，笔者根据实践提出几点参考意见：①在630A~4000A范围内体积不应大于现有的各种柜型，否则小型化的趋势没有体现；②各项指标不低于现有的各种柜型甚至更高，这是没有任何折扣的要求；③操作要方便、省力，这是一个共性的要求；④必要时检修要方便，否则就不具备代替手车柜的条件；⑤外观的美观程度不能低于现有的各种柜型；⑥以空气做相间、相对地绝缘，这是消除绝缘事故的最实用的方法；⑦断口可视、可测（温升），方便维护，这是预防事故发生的有效措施。
结语
近年来，我国在电气产业的发展上比较迅速，其高低压成套开关设备的设计过程和技术也都有着很大程度的进步。与此同时，在一些不足的地方，仍需要借鉴发达国家的相关技术经验，对其进行吸收和创新。本文主要就高低压成套开关设备的电路、元件排布、设备性能的优化进行讨论，并以开关柜为例，对其进行了具体的优化分析。相信在我们不断的努力下，会取得进一步的成果。
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论文作者:贾延超
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/5/22
标签：开关设备论文; 高低压论文; 元件论文; 设备论文; 性能论文; 过程中论文; 开关柜论文; 《基层建设》2018年第12期论文;