探究低壓開關柜結構的設計對電氣性能的影響

林海芳

（大同煤礦集團機電裝備同中電氣有限責任公司， 山西 大同 037305）

引言

低壓開關柜的設計過程相對復雜，要全方位考慮，充分衡量在復雜環境下各方面因素可能會對電機性能造成影響。如果能綜合考評并找到最佳方案，從低壓開關柜的設計方面著手，則可以更有效地提升低壓開關柜的整體效能，增強低壓開關柜的整體運行性能。通過這些措施，能夠有效延長電器的使用壽命。

1 低壓開關柜結構的設計與電氣性能的關系

如今大功率電器得普遍使用，用電負荷急劇加大，尤其是在冬天、夏天等密集型用電時期，用電需求更大。在電網改造中，加強電網的整體性建設和管理是重中之重，要有效保證整個電網系統的穩定運行，就必須根據各方面用電需求來配備電氣設備。低壓開關柜是一種可以根據需求進行調節的專業設備，可以滿足需求因此，得到廣泛應用。但是，要保證電氣性能，與低壓開關柜的結構設計有密切關系，必須根據實際需求進行專業設計，才不會對電網系統造成負面影響。如果設計不合理，則會最大程度上破壞電網穩定性，甚至可能造成安全事故。也正因如此，在低壓開關柜設計過程中，必須選擇質量可靠的產品，才能滿足安全需求。

2 低壓開關柜的結構分類

低壓開關柜從結構特點方面可分為，一是固定式結構，這種結構重點體現在“固定”，在設備特定位置上的固定，可以最大程度上保證柜體結構的穩定性。這種穩定性的環境，各類電氣元件就可以根據實際需求，在柜體內部對電氣元器件起到支撐和固定作用。二是拆卸式設計的結構，這種方式方便高低壓開關柜柜體內部與電氣元件的拆裝設計，日常維護可以有效得到滿足。

除了根據結構特點，還可以根據形狀大小和結構不同，對低壓開關柜進行分類。主要分成臺式低壓開關柜、箱式低壓開關柜來滿足不同需求。另外還有一種是抽出式元器件，其特點為內部有方便移動的一塊區域，這個可變化的空間可以更換元器件。柜體可移動部分需注意安全性和穩定性，在前期設計時一定要著重考慮。

3 低壓開關柜的制作工藝分類

從制作工藝來看，低壓開關柜大致包含三類，焊接框架、緊固件拼接式框架、焊接框架與緊固件拼接式框架相融合的合框式框架體系。

3.1 焊接框架

整個低壓開關柜的框架是一個整體，這種框架主要通過焊接工藝來固定各個部分。從結構來看，焊接框架實際上最為堅固，不易變形，生產過程比較簡單。但是也正因為相對簡單的工藝特點，這種方式的框架在準確度方面相對較差，可能出現焊接變形、虛焊等情況，一旦有這種不達標的情況出現，這種框架就不可以有效地完成電子元件的支撐。因此，焊接框架對于操作人員的技術要求非常高，只有技術過關的技術人員才能保證焊接的質量，也才能保證框架的安全性。

3.2 緊固件拼接式的框架

相比較焊接方式而言，緊固件拼接式的框架優點更多，因為各個零部件的制作是通過標準化生產制成，部件精準度高、誤差小，調整方便，可以對某一缺陷結構進行配料。但是要實現成功配對，就必須按照嚴格的參數標準生產零部件。也就是因為需要高度精確，這種類型的框架造價更高。

3.3 合框式框架

焊接技術和緊固件拼接技術進行有效融合的一種框架方式。這種方式有效結合兩種方式的優點，揚長避短實現質量最優，性價比最高，能夠讓低壓開關柜的運用更加有效，成本也能得到有效控制，維修更加方便。

4 柜體結構的設計對電氣性能的影響分析

4.1 對電氣設備運行穩定性的影響

結構合理的低壓開關柜，在正常運行中會更有保證。但如果是結構不合理的低壓開關柜，在正常運行過程中，可能發生意外導致整個運行網中的某一部分升溫造成電阻值增加，對電網運行造成影響。如何有效避免這種情況的發生，是對柜體結構設計最重要的考驗。所以，在設計低壓開關柜時，設計者必須充分考慮電氣設備運行的穩定性，通過合理的設計，有效降低短路情況的發生，保證整個電氣配網的正常運行。操作的過程中，需要考慮到“短路故障”的問題是因為空間不足造成。要有效避免這種故障，可以考慮“轉角技術”來改善，提升安全性。

4.2 對柜體溫度的影響

運行就會產生熱量，低壓開關柜也是如此，要實現正常運行，就必須保證散熱。如果柜體的結構設計不盡合理，散熱效果不好，就會造成熱量無法排出，影響電器元件的整體運行。具體而言，可能出現電器運行網中的某一個部分的溫度呈現出上升趨勢，如果再發生長時間不間斷運行，就很可能發生元器件電阻上升，用電負荷增加，這會大大影響相關電器元件壽命，甚至可能會出現安全事故。所以，在低壓開關柜的設計過程中，從結構上就要考慮到散熱性。在保證到結構穩定的前提下，充分考慮如何能夠使柜體內的空氣產生循環，通過合理的方式進行迅速散熱，保證低壓開關柜各個元器件在運行中的安全和穩定。另外，要增強散熱，在初期設計柜體時就要合理排布電氣元件，保證用電安全。

4.3 對保護能力的影響

電網運行過程中，有一種現象容易對柜體內元器件造成損壞，這就是電弧。這種現象主要是指電流在通過氣體介質時產生的瞬間火花，高溫高電率，有很大的安全隱患。因此，必須重視電弧的不良影響，在前期要注重有效方案的設計。框架設計者在結構的前期設計和選材過程中，要充分考慮到電弧故障，提前采取防范措施。可以通過隔離帶電導體的方式，來有效防止帶電導體電弧。但是，單一方式仍舊不能完全有效地避免，因為柜體內部的整體空間其實很小，電弧產生時會有高溫、高壓氣體出現，這些氣體會對柜體內部造成二次危害。為保證安全性，防止這類事件的發生，設計過程中一定要考慮到能夠有效泄壓的一些通道，多種防范措施搭配，從而提高設備使用的安全性能。

4.4 對電氣設備絕緣性能和抗過電壓的影響

低壓開關柜內部絕緣技術要求高，是保證柜內內部正常運行的重要條件。通常情況下，可以采用一種專業技術來提高絕緣性能，這種技術是“屏蔽式固體絕緣”，能夠在柜體內部形成兩種方式的開關設備，包括空氣絕緣和氣體絕緣，能起到良好的保護作用。即使遇到特殊情況，也能起到保護作用。與此同時，還可以設計一種相對靈活的功能，讓安裝過程更加簡便。在增加低壓開關柜的保護性能上，也能減少占地面積，提升安全性，降低生產安全風險，保證設備能夠更平穩更安全的運行。

5 結語

在低壓開關柜的設計過程中，必須充分考慮各方面條件，保證開關柜的內部所有元器件能夠得到綜合性的有效保護，才能夠給柜內內部各元器件提供良好的工作環境，保證安全用電，提升穩步運行。