摘要：高低压成套开关设备主要负责电路的控制，转换和保护，在保证设备使用和提高设备应用效率的基础上，根据设备的优化设计需要。本文主要探讨高低压开关设备的优化设计, 通过对电路的优化，元件布局的优化和整体设备的分析优化，探索高低压开关设计的优化设计，希望能够提高设备的性能。
关键词：高低压开关；设备；优化设计
高低压成套开关设备在电气设备中具有较高的应用频率，对于提高设备运行效率具有很大的应用价值，然而，在参数选择和元件布局方面还存在一些不足之处。故本文在分析高低压成套开关设备发展现状的基础上，对高低压成套开关设备电气系统的设计进行了解析。
1.国内高低压成套开关设备发展现状
高低压成套开关设备及其配套的控制设备在输配电系统中发挥着非常重要的作用，特别是在控制，维护，测量，信号传输和数据转换方面，包括信息量大，技术多面等特点。高低压开关设备的技术水平与整个电力系统的运行效率和质量以及输配电系统操作人员和电力设备的安全性有关。有关资料记载，中国新增电力年增长率在8％以上。据业内人士估计，到2020年，国内电力装机容量将突破8亿千瓦。
2.传统的设计方法
低压开关设备的设计一般从变压器开始。根据变压器参数计算短时耐受电流和额定电流，以选择总线系统规格。根据负荷条件和现场控制要求或条件，设计了系统原理图和二次原理图，规划了布置方案，并结合用户要求选择了低压开关设备的型号；辅助原理图和组件模型可以进一步实现面板布局；最后编制成套开关设备物料清单和零件清单。整个设计过程要求设计人员熟悉一些理论知识，同时也需要设计经验，熟悉各种设计规范，如行业标准，企业级产品设计规范，总线选型规范，区域标准等。在相对较短的时间内设计人员需要考虑的东西太多，容易出错，影响低压开关设备的交付和质量。传统设计方法主要存在以下不足：
（1）经验设计：设计模式主要是根据经验，即使用标准模板，交换机或图形存储的许多技术参数，查询参考困难。标准模板的使用也是基于“印象”或“记忆”的“经验”来发现和复制的，设计师可能很难查找类似或相同的过去的情景。
（2）重复设计：每个设计人员根据项目要求进行各种复杂的计算，而设计过程一般分为电气设计，结构设计和总线设计三个阶段。这三个阶段主要是从过程的纵向切割，然后每个阶段再根据模块横向切割，每个阶段必须检索技术条件，相当多的搜索是冗余和冗余的。如果电气设计检索开关型号规格，结构设计和总线设计还必须切换型号规格。三个阶段反复检索的相同条件，效率低，容易出错。
（3）周期较长：接收项目的设计人员，不仅要实施项目的特殊要求，还要获得各种设计规范。如低压行业标准，产品设计手册，抽屉配件选型，开关总线选型表，开关柜安装要求，电容柜安装要求，区域标准和次级示意图等。在短时间内要考虑的东西太多，设计时间较长，容易出错。
3.高低压成套开关设备的优化设计
3.1.电路优化方案
在高低压开关设备优化设计过程中，电路的优化设计应主要考虑以下因素：
首先，确定负载。在高低压成套开关柜主电路优化设计过程中，负载特性和清晰属性是高低压开关柜系统满足运行需要的基础。在确定负载因子的过程中，要考虑的因素也是多样化的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下，有容量，供电间距，布置和设施，以及规划科学的电压供应规划，通过这些来提高高低压开关柜功率因数的目标。优化设备负载的设计要从以下五个方面考虑：考虑与设备的长期、短期运行要素和季节性需求系数相匹配，从而达到维持设备系统性能的目的；考虑对影响设备运行效率的内外因素进行综合分析，使得确定的负荷维护系统短路电流和接地现象不会影响设备的正常运行方式；考虑在优化设计过程中要注意电路的布局，加强与建设工程规划要求的一致性，使电路运行的实用价值得到体现；考虑对设备参数进行优化对策；考虑以组件和机柜为基础，以满足用户的多样化需求。总之，只有通过优化主电路对策的设计，才能充分发挥高低压开关柜系统的实用价值。
其次，确定辅助材料。在优化高低压开关柜设计过程的过程中，优化辅助材料的设计也是工作内容的重要组成部分。这主要是由于母线、电缆和外壳在高压和低压开关设备运行过程中会不同程度地影响其运行效率。通常情况下，母线电弧可以精炼成铜铝两种形式和规格，然后根据其施工标准和用户的需求进行优化设计，以达到科学的布局。在具体的规划过程中，需要考虑用户的超负荷裕度，在有效保证设备应用性能的基础上，减少资源使用量。在高低压开关柜的设计过程中，母线的设计可以应用于铜母线；对于电流较大的电路，可以并联多条铜母线，达到提高器件整体电流承载能力的目的，同时可以减少资金投入。
再次，确定符合环保设计标准。环境因素具有不确定性和多样性的特点，不同程度地影响着设备的运行效率。因此，在优化高低压开关设计的过程中分析环境因素是绝对必要的。这是保持和提高高低压开关设备应用效率的有效途径。在高低压成套开关设备的优化设计中，需要综合考虑环境因素，以最大限度地保护设备性能。主要体现在以下几个方面：（1）对于相对多尘或带电的颗粒环境，可以使用密封性好，尺寸相对较小的元件，可以提高装置的整体性能。（2）对于高程高或振动强的环境，可以使用具有抗震性能的构件。（3）对于高层建筑的设计，尽可能使用电缆桥架连接线路，从而减少下层线路的数量。总之，只有整合设计的环保设备体系，才能最大限度地利用设备来保证质量和性能。
3.2.元件排布优化方案
高低压成套开关设备的运行过程中，部件的布局是强化其运行的关键部件的效率，如果能够在长期优化状态下，性能会得到提升，进而整体性能的设备改进；组件优化程序的布局具体体现在以下两方面。
对部件结构形式进行优化。主要是对设备部件结构形式进行优化，必须保证安装高度和机箱底部间距均在20cm以上，以保证维修设备的效率；对于操作手柄的设计，在仪器设计中，需要控制到达范围内的视线；对于元器件的散热，需要增加散热器；例如在大电流和负载组件的设计和优化中，设计中线路数量较多，在此过程中，需要将机柜设计在较低的位置，以提高布线效率。另外，在设计过程中，要考虑建筑形式的整体结构，以便对电路的布置和机柜的安装进行合理的结构优化，以保证最佳性能。
按照柜体设计的布局，优化组件的布局需要根据柜体的形式进行优化设计，如抽屉式柜体设计，可以选择插件式开关，这样可以增强该设备的可操作性。同时，组成部分的安排应考虑整体的空间结构。为了更紧凑的安排，有必要选择结构小，保护性能好的元件，可以提高系统的整体性能。另外，组件的设计，针对更多的操作组件，需要保护反汇编的合理性。总之，在设计过程中，只有确保符合柜体的布置，才能最大限度地保护其性能。
4.结束语
高低压成套开关设备在电力工程中占有非常重要的地位，其性能直接关系到能否实现稳定的配电点和居民用电安全稳定。从目前来看，中国的高低压成套开关制造企业数不胜数，已经超过两万家。随着社会的不断发展，对高低压开关设备的要求也越来越高。企业要想发展，必须从提高自身水平抓起，从设计优化、发展明确的方向来生产高低压开关设备，以满足实际工作和市场竞争的需要。
参考文献
[1]罗华. 封闭式低压成套开关柜内部引弧试验及防护措施[J]. 电子技术与软件工程,2017,(19):245.
论文作者:宋俊生,付冠华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/5
标签：高低压论文; 开关设备论文; 设备论文; 优化设计论文; 过程中论文; 性能论文; 效率论文; 《电力设备》2018年第6期论文;