引言
随着国内电力系统的不断发展，低压成套开关设备的种类越来越多，且功能不一。固定分隔式开关柜作为其中一种类型，其各个配电回路的设备分隔在单独小室内，使得主母线系统、配电母线系统、功能单元、电缆连接空间互相隔离，保证了低压开关柜在检修、维护时的独立性和安全性，能防止故障的扩大并避免触电的危险，实现设备的安全供配电。固定分隔式低压开关柜克服了固定式和抽屉式开关柜的种种缺陷，应用越来越广泛。目前国内外主流的几种固定分隔式开关柜主要有ArTu、MDmax、MLSD柜等，在整体制造、采购的成本上较高。本次设计的柜体为抽屉柜（GCK）的框架改型，采用标准型材，结合固定分隔柜的特点，合理化结构方案，可降低成本，更加符合市场需求。
1基本结构
1.1材料选择
框体骨架选用2mm敷铝锌钢板（硅铝合金镀层的钢板），比普通的需经表面电镀或涂覆的钢板具有更高的耐腐蚀性和更短的生产周期，因此在强度和经济性上都有优越性。侧板、隔板、通风散热板等非承载力钣金件可选用1.5mm敷铝锌钢板或镀锌钢板。面板为了更可靠的接地保护连续性，选用优质1.5mm冷轧钢板，在数控加工焊接成型后需经酸洗、磷化处理后静电喷塑。通风散热栅、门锁铰链、断路器操作机构等可选购相应的低压开关柜配件，一般国内市场上均有销售。
1.2拼装方式
柜体基础框架采用C型立柱型材和特殊设计的G型横框，在C型立柱内侧垫有5孔压板，通过螺栓及自攻螺钉拼装而成，框架侧边装有自攻螺钉固定的三角加强板，可有效保证骨架三方向连接及强度，且整体配合良好。
1.3结构尺寸
根据不同用户配电方案的要求，框体外形尺寸为（宽mm×深mm×高mm）400（600、800、1000）×600（800、1000）×2200。馈线柜的配电回路电流大小不同，所选用的出线塑壳断路器规格不一，因此各个功能单元的固定分隔室高度可设计在（200-800）mm。
2电气方案与柜体结构
考虑到用户的不同配电需求，柜体应满足其电气方案要求，设计相应的柜体尺寸、结构类型、进出线方式、母线结构等等。目前配电设计的方案中，一种柜型中可分为进线柜（兼计量）、馈线柜、补偿柜等。进线柜和补偿柜的电气方案与固定柜、抽屉柜等柜型没有太大的区别，因此可采用固定分隔柜的基本框架结构。进线柜根据进线方式可分为电缆上、下进线方式，合理布置主母线位置。进线柜所用的框架断路器型号、电流大小等和补偿柜的补偿容量大小等，来设计相应的柜体结构尺寸。馈线柜电气方案中的回路互感器，固定安装在出线回路的出线侧，未与断路器一起拔插。因此设计选用插入式板后接线的断路器。断路器底座横装于功能单元室的断路器安装板上，断路器本体可通过拔插来实现回路电流的隔离与连接，与抽屉柜方案的结构不同。
3馈线柜结构设计
从上面分析可看出，馈线柜有别于其他方案柜，因此固定分隔柜的设计重点在馈线柜的结构上。
3.1功能隔室
由于使用功能不同，可分为柜顶水平母线室、垂直母线通道、柜前功能单元室、柜后电缆隔室。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不同的设计方案，水平母线（主母线）可设置于柜顶前半部或者后半部，通过水平母线框固定在母线室安装梁上。垂直母线通道采用单独小室或隔板封板间隔而成，垂直母线（配电母线）可搭接分支母线至功能单元室。各个功能单元独立成室，可根据元件调整隔室高度、深度。电缆可分为上出线和下出线，柜后装有抱箍、安装梁等电缆固定装置。
3.2配电母线结构,
馈线柜的配电母线结构形式分为配电母线侧出线和配电母线后出线2种，配电母线设计在柜体侧边，柜体深度相对较浅。垂直母线通道单独在一个带门隔室内，通道前后设有防护隔离用的可拆卸通风栅板，停电检修方便，操作空间大。由于整柜成套材料用量较多，成本相对较高。配电母线设计在柜后，柜体宽度相对较窄。在柜后电缆室间隔出垂直母线通道，停电检修时可拆卸通道后通风栅板。具体设计选择还需根据实际情况决定，比如进线、电容柜大小、地基等。
3.3功能单元室结构
功能单元室为馈线柜的每个出线回路单元，由断路器安装板、底板、面板等组成。在设计时候应充分考虑到钣金件及电气元器件的安装问题，因此单元室结构及钣金设计，将影响整个柜体设计的好坏。断路器安装板可设计成两侧弯边，上部带有自攻孔，采用自攻螺钉固定在上一单元底板两侧的长圆孔处。这样在安装时可根据需要，如断路器大小深度、面板操作机构连杆长短等，方便调整安装板前后位置。底板做为单元室的上下间隔板，通过调整C型立柱模数孔的不同安装位置，来改变单元室高度。一般来说，1个单元（8个模数）高度为200mm，根据回路电流大小，正常最多设计为4单元高。出线端如果是穿芯互感器，还需要底板上预留出互感器安装位置。单元室面板设有操作手柄（通过连杆及操作机构控制断路器合闸、分闸）及电表、指示灯等元器件，面板需预留出相应的开孔及安装位置。且设计时应根据操作机构的连杆会下垂情况，调整面板操作手柄上下位置。如果面板尺寸较大，应背焊加强筋来增加强度。
3.4出线电缆搭接
出线电缆可用大电流接线端子或通过绝缘子支撑母排的搭接方式。采用大电流接线端子，可固定在功能单元底板后部，所用的互感器要安装在底板上。采用支撑母排搭接方式，需要在侧立柱上固定绝缘子或绝缘子支架来支撑，可选用母排固定安装式互感器。
4钣金加工
柜体钣金加工是对金属材料进行冲剪、折弯、压铆、焊接等一系列处理的工艺。在加工中的折弯工艺较难把控，不同金属的延展性和函数不同，会造成钣金件的平直、尺寸不稳定、拉孔、变形等问题。因此钣金设计时应考虑到会影响加工尺寸误差、配合精度、孔位位置等因素，提高柜体的钣金零件组装精度。
结语
柜体基本框架采用敷铝锌板制作的C型材和G型材，通过螺栓铆接或自攻螺钉紧固相连而成，再按照不同电气方案，自由组合，灵活变化柜体尺寸。加上相应的面板、封板、隔板、安装支架，以及母线、功能单元等零部件，组装成一台完整的柜体。柜体内零部件尺寸、隔室尺寸，实行模数化（模数单位E=25mm）。柜体水平母线置于柜顶，垂直母线室采用通风栅板，便于维护。整柜装有封板、隔板，防护等级可达到IP4X。
参考文献
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论文作者:冯浩斌
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
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