高涛
（宁波奥克斯高科技有限公司 浙江宁波 315034）
摘要：随着我国用电需求的快速增长，在电力输送、配电网络中以及电能转换的过程中，低压开关柜获得了广泛应用，其结构形式通常分为固定式和抽出式两类。本文结合低压开关柜结构特点，阐述其结构设计对电气性能的影响。
关键词：高低压；开关柜；结构设计
1 高低压开关柜的结构与柜型选择的意义
当前的电气设备市场中，存在很多型号的高低压开关柜，不同的开关柜中具有不同的结构，性能上也存在一定的差异。在对电力系统进行设计时，受到气候、天气及环境等多方面的影响，往往会制定出不同的方案，在这些方案当中，对开关柜具有不同的要求，只有根据要求，选择最佳的开关柜，才会在实际当中发挥出最大的作用。因此，高低压开关柜结构与柜型选择在电气系统建设中具有重要意义。
2 高低压开关柜结构的类型
开关柜生产的过程中，通常采用焊接或组装的方式连接，从而开关柜体现出2种结构类型。
开关柜通过焊接连接时，可以使整个开关柜构成一个整体，具有较高的强度，但外表上会存在一些焊接缺陷，使外观受到一定影响，并且生产效率较低。在柜体使用时，在外力较大的情况下，会产生一定的形变，影响了柜体的作用，并且形变出现之后，很难将其调整回原来的状态。另外，利用焊接对柜体进行连接时，对焊接技术具有较高的要求，如果达不到要求，往往会无法保障焊接质量，影响了整个开关柜的性能。所以，这种方式的应用程度较低，当前电力系统中，很少对焊接方式进行应用。
高低压开关柜另一种结构类型为组装结构，利用螺栓把不同的型材连接到一起，从而达到固定的作用。开关柜组装时，包括柜体框架和门板2大部分，框架部分多采用型材组成，门板采用冷板喷涂结构，柜体内各回路通过机械联锁，将断路器或者可移出部件抽出。利用组装方式进行连接时，操作较为简单，生产速率较快，并且在使用的过程中，各部件单独存在，整个柜体很难发生形变的问题，可以在任何情况下调整使用。同时，各部分紧密地连接到一起，外表面非常光滑，整个开关柜更加美观，可以对结构表面进行预处理，在确保柜体美观的基础上，提升开关柜的性能与适用性。
3 高低压开关柜型号介绍
低压电力系统中，常见的开关柜为低压配电屏，最常见的有PGL系列，由于其结构中只存在前面封板，其他几个面没有封板，所以不称其为开关柜，而是称为配电屏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另一种常见的开关柜为GGD系列，这一设备当中，不仅存在能够打开与关闭的门，而且在四周全部存在金属封板，具有一定的密封性，所以，可以称其为“柜”。受到这一因素的影响，实际当中，很多开关柜都被称为配电屏。如在外商企业中，将全部低压开关柜全部称为配电盘，称该设备生产企业为“盘厂”。对开关柜命名时，通过用汉语拼音字母表示，如GGD系列中，首个字母“G”为“柜”的意思。第二个字母“G”为固定的意思，字母“D”为电力的意思。电力系统运用过程中，经常使用的开关柜还包括了GCK、GCS、MNS等系列。首字母为“G”的开关柜，均为“柜”的意思；“C”为抽出的意思，说明该开关柜通过组合方式固定的；“K”表示控制的意思；“S”表示研发单位为森源公司。所以，GCK型号的开关柜成为抽出式低压控制柜，GCS型号的开关柜为森源公司生产的抽出式开关柜。同时，在其他型号中，字母还代表其他不同的含义。如MNS中，“M”表示标准模块，“N”表示低压，“S”表示开关配电等。MNS低压柜框架由模数为25mm的“C”型材组装而成，大量采用模块化抽屉组件，最多可以做到36个回路，抽屉内具有可靠的机械联锁，使用时更加安全可靠。
高压开关柜命名时，与低压开关柜基本相似，以近年市场上用量最大的KYN28A-12中置柜为例，此柜型适用于3.6～12kV三相交流50Hz的户内配电装置，字母“K”代表金属封闭铠装式，“Y”代表移开式，“N”代表户内，“28”代表设计序号，“A”代表改进号，12代表额定工作电压为12kV。在KYN61-40.5高压柜中，前面几个字母和KYN28A-12意思相同，“61”是设计序号，“40.5”是额定工作电压40.5kV。KYN61-40.5高压柜符合《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》（GB/T3906—2006）和《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》（DL404—2007），此开关柜由柜体和可抽出部分组成，柜体用金属隔板分隔为断路器室、主母线室、电缆室和仪表室，所有金属结构件能可靠接地，主回路系统的隔室间均设有独立的压力释放通道。
目前，一部分符合国际习惯的开关柜也被应用到国内轨道交通及工业领域中，如施耐德的Blokset低压柜和西门子的8PT低压柜，其中，Blokset低压柜是法国施耐德电气公司授权国内合作生产的高级型、模块化的低压配电柜，可以满足大多数用户的使用习惯，人性化的设计简化了配电柜的现场安装、操作和维护。
4 柜体结构设计对电气性能的影响
4.1电气设备的稳定性
低压开关柜工作时，技术人员可以通过触动开关对闭合电路进行调控。电气配网运行阶段，因开关柜的部分故障常常会导致电路短路，开关处的温度也会逐渐升高，造成电阻阻值变化，相应地对电气设备的使用性能造成影响。传统的低压开关柜运行时常常出现该现象。通过加强低压开关柜部分的结构设计，在母线的排布形式上采取防干扰技术，降低短路问题发生的几率。操作开关时，如果预留空间较小，开关动触头分断时因电气间隙或者接触问题也很容易导致电路短路，结构设计时采用转角技术，这样无论是开关的分断还是导通都不会影响到电气设备的电气性能及安全性。
4.2绝缘及抗过电压
绝缘与抗过电压均要求低压开关柜必须提升开关柜本体的绝缘性能。通常当系统稳定运行时，只要保证绝缘件质量，就可以满足电气绝缘要求。通常选择聚碳酸酯调配原材制备绝缘件，提升柜体整体的绝缘性能，避免引发故障。
4.3柜体的温升特性
结构设计对散热影响比较明显。如果结构设计不合理，低压开关柜运行时产生的热量不能及时散发，聚集在开关柜内部，随着运行时间增长，对电气线路及元器件的寿命和安全性产生影响。温度影响电阻阻值，阻值损耗后线路中流经的电流便会增大；适当增大功率能够提升电气设备运行效率，但如果超出了额定的荷载参数，便可能引发电气故障。结构设计时要保障通风口所在位置不影响散热性能，能够将低压开关柜内运行时产生的热量及时散发出去。性能试验时通过测验温升，获取可查验的温升数据；条件允许时，可根据温升数据修正初始的开关柜框架及柜内电气元器件布局。
4.4电弧故障保护能力
电弧是高温、高导电率的游离气体，电流通过气体介质所产生的瞬间火花。通常在柜体结构内部应用绝缘隔离防范措施提高设备电弧故障保护水平，并隔离带电导体，防止柜体框架带电。由于低压开关柜内空间有限，电弧产生瞬间，柜内存在高温高压的游离气体，柜体需设置泄压通道保证电气设备和操作人员的安全。
结束语
综上所述，低压开关柜结构设计所体现的相关性能，与电气性能密切相关。优良的柜体结构能够充分展现低压开关柜的电气性能，使其在配电系统中发挥调节、运输和转换等重要作用，进而提升整个电力系统的电气性能。
参考文献：
［1］赵凤华．低压开关柜结构设计对电气性能的影响［J］．科技创新导报，2012（20）：98．
［2］程显，韩书谟，何周，等．40．5kV环保型气体绝缘开关柜气室结构设计［J］．高电压技术，2015，41（8）：2772－2779．
论文作者:高涛
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/24
标签：开关柜论文; 低压论文; 性能论文; 结构论文; 电气论文; 结构设计论文; 柜内论文; 《河南电力》2018年16期论文;