XZG—12型開關柜優化改造及其關鍵問題的探討

摘 要：配電柜制造業是我國的重要產業，對開關柜進行技術升級改造，提高開關柜的產量和質量，對于實現節能減排，提高開關柜的生產競爭力具有非常重要的意義。文章首先對XZG-12型開關柜優化課題項目及其研究方法做了介紹，隨后作者結合自身工作實踐對開關柜優化中的若干關鍵問題做了簡要探討。

關鍵詞：XZG-12型；開關柜；優化改造

1 概述

配電柜制造業是我國的重要產業，新疆是我國最重要的產電區，而斷路器和空氣絕緣設備的是開關柜關鍵部件，其性能好壞直接影響開關柜的質量。對開關柜進行技術升級改造，提高開關柜的產量和質量，對于實現節能減排，提高開關柜的生產競爭力具有重要意義。本課題采取校企合作的方式，充分利用學校和企業在人才資源、科學研究和生產實踐中的優勢，不僅鍛煉了專業教師的科研能力，為教學提供了生產實踐案例，還可以使機電專業教學與生產實際更好的結合，促進職業教育人才培養目標的實現和企業生產技術進步，進一步提升了專業教師教學科研水平。

2 開關柜優化課題的研究方法

眾所周知，當前開關柜市場上的可靠性產品幾乎都是靠進口，如ABB、ALSTOM、西門子等廠家，國內知名品牌也只有屈指可數的幾個大廠家以及合資公司的產品。就拿斷路器而言，外資以及合資企業的斷路器產品成本高、價格貴，而且工藝復雜、維修維保都較困難，而國內廠家生產的斷路器體積較大、可靠性以及機械效率不高。針對這種現狀，對XZG-12型開關柜進行優化改造，可以達到開關柜技術更先進、可靠性更高、體積更小、生產運輸更便利的目的。優化改造成熟的產品規模化生產后，其市場潛力將非常巨大。

XZG-12型開關柜優化課題組成員深入特變電工自控分公司配電柜生產現場察看、實地調研，與企業技術人員交流溝通，確定研究目標。XZG-12交流高壓固定式小型化開關柜的優化改造中，主要對斷路器、空氣開關、柜體、主母線、自動控制系統作為研究目標，搜集相關技術資料、結合生產實際問題，對資料進行分析總結和實驗室研究，最終形成配電柜改造方案，硬件設計成型后，進行軟件的設計和模擬調試，在此基礎上進行實驗及優化。最終在現場安裝調試并不斷的修改完善。

我們對傳統的高壓開關柜中存在的問題進行分析總結，主要包括斷路器、空氣開關和繼電器電路現場操作箱三大部分現有問題的分析解決方案，為其優化改造提供數據。對XZG-12交流高壓固定式小型化開關柜優化改造，主要內容包括柜體、主母線、端子排，PLC控制柜，觸摸屏、傳感器，斷路器、互感器、空氣開關等所有配套控制的附件。對XZG-12交流高壓固定式小型化開關柜進行優化改造，實現小型化、可靠性和穩定性。優化XZG-12交流高壓固定式小型化開關柜的斷路器、空氣開關等重要部件，提升生產效率，降低能耗。

3 開關柜優化的關鍵問題

3.1 安全絕緣

將數組開關和相關帶電部件整體采用環氧樹脂進行澆注，使用這種方式可以使開關內部相間絕緣距離以及對地安全絕緣距離縮短為60-80mm，而空氣絕緣距離為125mm，這樣就達到了縮減和控制開關柜的體積目的，組合電器外形尺寸只有420×860×580（寬、深、高）。所有連接部分使用環氧樹脂澆注后，連接部位的強度也比其它類型開關柜提升很多。這種開關柜和SF6充氣柜一樣，可用在環境惡劣的地方使用，并且真正做到了免維護。

3.2 真空斷路器優化

近年來，操作機構與真空斷路器組合一體的一體式真空斷路器在電氣行業中得到了廣泛應用，由于其體積小巧、結構緊湊、性能優越的特點而被大量應用于各類開關柜中。當前，一體式真空斷路器的結構和性能都在不斷優化進步，采用空氣絕緣的絕緣子懸臂式真空斷路器在生產應用中容易破碎，而固體絕緣固封式真空斷路器能夠很好的避免這種現象，也很好的杜絕了真空滅弧室外殼絕緣水平較低的缺陷，避免了真空斷路器在分閘狀態下真空滅弧室沿面閃絡的事故隱患。一體式斷路器對于頻繁投切斷路器的場合非常適用，而且對于提高開關柜整體性能而言是非常優異的。

3.3 柜內優化

第一，可在高壓開關柜內安裝除潮裝置，這樣可以很好的避免凝露，有助于實現高壓開關柜更好的達到防凝露的標準。第二，優化空氣凈距離，使其滿足規范要求。比如采用母排相間距離不足的情況下加裝熱縮材料，導體間加裝阻燃絕緣板等措施。第三，使用大爬距絕緣子來代替舊型號的絕緣子，以增加爬電距離，達到更高的電氣標準。如采取如下措施：更換母線絕緣子及開關絕緣子；更換高壓柜內絕緣裝置；將環氧樹脂絕緣板更換為SMC板；調整高壓柜內復合絕緣距離。第四，采用電子顯示裝置來替代互感器等部件，從而提高開關柜整體的智能化水平。

3.4 開關柜溫度監測優化

高壓開關柜對溫度進行監測和預警是非常重要的。當前開關柜主要是對刀閘觸頭、手車插頭、電纜接頭等重點部位進行溫度監測，方法仍然是人工測量，效率低下且故障跟蹤不及時，反饋修復不及時。對開關柜溫度的智能化改造勢在必行，以更好的實現溫度實時、連續的監測和預警，并接入自動監控系統，減少人工巡查，保證監測的時效性。當前較為先進的是采用無線測溫技術，通過測量發熱點的溫度，以無線信號傳輸到接收器，隔離高電壓，然后在處理及顯示器進行上傳和就地顯示，提高監測效率。

3.5 開關柜的自動化與智能化

當前高壓開關柜自動化以及信息化水平都在不斷提高，開關柜的保護裝置信息、刀閘、斷路器、地刀的分合狀態的監控已不是難事，但其觸頭溫度、實時圖像、手車移動電動操作、地刀分合電動操作的監控仍有很大的開發空間。開關柜的智能化改造，要進行全面和系統的考慮，要將開關柜的遙測、遙視和遙控作為主要課題，努力實現其在線溫測、在線視頻以及在線操控，能夠對各動作部件狀態及記錄信息進行綜合處理和趨勢分析，實現智能化的故障預警和處理。

4 開關柜優化的理念

本開關柜優化課題的設計中，充分考慮了產品制造裝配、調整測試的便捷性，生產和應用過程中盡量減少對環境的污染，降低能源的消耗。一是將綠色設計理念運用在產品的設計及制造過程中。XZG-12開關柜采用單元模塊式設計，并和其他機構進行功能優化與融合，設計相對獨立的功能模塊，這種綠色設計理念以及模塊化思維的結合，有助于很好的滿足電力市場對電器產品越來越高的前瞻需求。二是采用了合理的新型制造工藝和方法，如激光加工，少/無切削加工、激光焊接，超聲波焊接、快速成型技術等。通過對工藝的優化，極力避免不必要的二次加工，縮減厚材料的消耗并降低廢料。

5 結束語

本項目開關柜目前主要圍繞電力系統的二次開關站設計，加之中小型的工礦企業站、交通樞紐站等，其應用范圍以及市場前景都是非常可觀的。新疆擁有特變電工、新華能開關廠、奎屯開關廠、飛躍電器和華宇電控等多家生產開關柜企業，如果改造成功，可以全面推廣技術成果。通過開關柜的優化改造，不僅可以提高生產企業單位時間的產量，降低設備運行的噪音，優化產品生產；優化后的開關柜產品觸摸屏操作簡單易懂，直觀明確，大大降低了使用者的勞動強度。

參考文獻

[1]陳勃.高壓開關柜種類、特點及其應用分析[J].山東工業技術，2016（18）.

[2]梁文濱.芻議高壓開關柜的設計與應用[J].中國新技術新產品，2014（22）.

[3]安全喜.高壓開關柜絕緣事故分析與風險防范[J].信息通信，2014（02）.

作者簡介：劉愛玲（1982，12-），女，漢族，就職于新疆農業職業技術學院機電教研室，講師。