低壓成套開關設備未來發(fā)展趨勢探究

摘 要 隨著我國電力工業(yè)的快速發(fā)展，作為電力建設的重要設備，低壓成套開關設備需求量越來越大，同時也對其質量和性能提出了更高的要求，其技術改進繼續(xù)朝著小型化、模塊化、標準化、高可靠性、高安全性、綠色化、智能化等方向發(fā)展。

關鍵詞 低壓成套開關設備;發(fā)展趨勢;技術改進方向

Future development trend of low-voltage switchgear

Xie Jing

Nanjing Daquan Electric Co. ， Ltd.Jiang su，nanjing 211100，China

Abstract With the rapid development of Chinas power industry， as an important equipment for power construction， the demand for low-voltage switchgear is increasing， and it also puts higher demands on its quality and performance. The technical improvement continues to be miniaturized，modular， standardized， high reliability， high security， green， intelligent and other directions.

Keywords Low-voltage switchgear;Development trend;Technical improvement direction

隨著我國改革開放的不斷深化和國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對供配電設備的需求越來越迫切，我國低壓配電已進入高速發(fā)展階段。低壓配電作為項目的能源與動力控制中心，為保障系統(tǒng)的正常運行，國內各行各業(yè)對供配電設備的要求越來越高，很多重點項目對供配電的質量和性能提出了更高的要求[1]。綜合對低壓成套開關設備傳統(tǒng)方面與行業(yè)發(fā)展新趨勢下的情況進行分析，低壓成套開關產(chǎn)品技術創(chuàng)新與技術改進主要朝以下幾個方向發(fā)展：

1小型化

小型化一直是低壓開關柜設計的重點方向之一，由于土地資源的緊缺，考慮到節(jié)約成本的問題，低壓開關柜內部結構緊湊化、整體產(chǎn)品小型化一直作為產(chǎn)品設計的基礎之一。在低壓開關柜的產(chǎn)品設計中，主要通過內部結構的合理優(yōu)化來實現(xiàn)，如母排與絕緣固定裝置，即母排夾等裝置之間的配合使用，使得柜體內母排分布實現(xiàn)最大的空間利用率。比如施耐德的Okken柜型，其單元抽屜回路的高度僅需100mm高;西門子的SIVACON S8柜型，其框架斷路器進線柜柜寬最小可做到400mm寬。

2模塊化與標準化

低壓開關柜的產(chǎn)品結構設計，多數(shù)與用戶的具體要求相關性較大，根據(jù)用戶的不同安裝需求，對產(chǎn)品的結構進行調整的情況較多，這就帶來了設計與生產(chǎn)成本的提高，即針對每一客戶需求均需單獨進行設計和生產(chǎn)，不利于產(chǎn)品的大批量產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。因此，在產(chǎn)品設計過程中，追求模塊化設計，即采用機械接口、可積木式安裝的結構設計，通過各個零部件的組裝而實現(xiàn)不同的客戶需求，實現(xiàn)較強的通用性，而在生產(chǎn)制造過程中，僅需設計與生產(chǎn)各個模塊化組合件，可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，減小成本。在具體產(chǎn)品設計過程中，模塊化的設計主要體現(xiàn)在產(chǎn)品整體結構的模塊化，由固定柜向抽屜柜設計的轉移即為此類設計思路，另外，還體現(xiàn)在各個組成結構的模塊化設計，如柜體安裝孔的模塊化與標準化設計等。如施耐德Okken柜型，跟傳統(tǒng)整柜寬度不同，其框架由主柜和輔柜組成。主柜寬度450/650mm;輔柜寬度350/450mm，與主柜組合，滿足各種組柜、進出線方案需求。同時，主母排采用唯一規(guī)格10*40mm，電流通過片數(shù)增加而增加，實現(xiàn)標準化、模塊化[2]。

3高可靠性

低壓開關柜作為配電網(wǎng)絡中最靠近用戶層的層級，與用戶的用電過程息息相關，若該階段出現(xiàn)安全問題，不僅會造成停電等影響實際使用對情況，更嚴重的是會引起安全事故，造成人員傷亡，因此，低壓開關柜的可靠性設計一直是低壓開關柜產(chǎn)品設計的重中之重。在該方面，低壓開關柜的柜體強度一直是產(chǎn)品設計的重點，如何使柜體的機械強度能夠達到防爆抗震的水平，是柜體可靠性的研究重點，此外，針對不同的使用環(huán)境，不同的可靠性設計也不容忽視，如為了適應在潮濕環(huán)境下的使用，而開展防潮結構設計等，或以鍍漆等表面處理方式來實現(xiàn)防腐作用等。國內很多重點工程項目，對低壓柜要求具備抗震八級以上。另外，國外的KEMA認證，是公認最嚴苛的試驗認證，目前國內通過該認證的低壓柜廠家還不多[3]。

4高安全性

在使用過程中，由于在很多情況下，使用者并非本技術領域的專家，因此，有可能發(fā)生因操作不當而造成的安全事故，因此，在產(chǎn)品設計中，要針對以上情況實現(xiàn)相應的操作使用防護設計。再次，為了降低電弧干擾，在低壓開關柜內部進行絕緣隔離設計，最大限度地降低電弧故障影響。此外，還需注意抗動熱穩(wěn)定性，在大電流的工作環(huán)境下，柜體應具備應對短路電流的能力，在國家發(fā)布的《中國制造2015》重點領域技術路線圖中，要求框架斷路器短時耐受電流達到150KA[4]。因此，要充分考慮對主母排固定結構的可靠性設計。最后，隨著智能化設計的發(fā)展，國外許多國際領先公司已開展了以工業(yè)網(wǎng)絡來實現(xiàn)設備工作狀態(tài)的實時監(jiān)控、診斷和預警工作，致力于實現(xiàn)故障發(fā)生前的識別與應急操作，最大限度地避免事故的發(fā)生[5]。

5綠色化

低壓配電柜產(chǎn)品的綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品材料的選用上以及制造過程和使用過程不污染環(huán)境，符合環(huán)保指令。隨著我國針對節(jié)能減排低碳環(huán)保概念的不斷推廣，低壓開關柜行業(yè)響應國家號召，積極引入新材料，如采用新型塑膠材料，在實現(xiàn)絕緣功效的同時實現(xiàn)了環(huán)境保護。

6加工工藝的提升

低壓開關柜的生產(chǎn)過程中，提升加工工藝水平，能夠有效節(jié)約加工成本，國內各大企業(yè)引進國外先進的柔性生產(chǎn)線、數(shù)控鈑金建工設備等，提升生產(chǎn)加工工藝的技術水平，以技術的提升來降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。此外，對產(chǎn)品結構本身進行改進，也會很大程度上節(jié)約加工成本，如母排的異型設計、無螺母連接設計等結構改進。現(xiàn)在國內外越來越多的低壓柜產(chǎn)品采用銅排無孔搭接，如Modan 6000柜型C型主母排與T型螺栓實現(xiàn)縱向無孔搭接，Blokset柜型采用水平魚形排實現(xiàn)橫向無孔搭接。

7智能化

隨著工業(yè)4.0和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念的推進，低壓開關柜也逐步進入了智能化發(fā)展階段。低壓開關柜的智能化發(fā)展即將通信、電子、計算機等新興技術引入低壓開關柜產(chǎn)品設計中，實現(xiàn)對產(chǎn)品運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，并通過現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)發(fā)送至上一級監(jiān)控或調度系統(tǒng)，監(jiān)控或調度系統(tǒng)通過各類大數(shù)據(jù)分析算法對反饋數(shù)據(jù)進行分析，診斷出設備運行狀態(tài)，根據(jù)運行狀態(tài)發(fā)出各類控制信號，實現(xiàn)對設備的遙測、遙信、遙控和遙調功能。在該技術方面，主要的研發(fā)重點一方面在于信號檢測，即數(shù)字采集技術、傳感技術等，另一方面，在于通信技術，即工業(yè)以太網(wǎng)與總線技術在具體設備運行中的應用，主要需克服設備與上層服務器雙向通信、設備內部各模塊間通信過程中信號互擾的問題。此外，由于低壓開關柜屬于供電網(wǎng)絡的終端層，直接與用戶對接，因此，通過對低壓開關柜設備運行狀態(tài)的監(jiān)控，可實現(xiàn)對用戶用電量的監(jiān)控，即可用據(jù)此分析用電單位，如樓宇、工廠的整體用電情況，從而實現(xiàn)智能化的供電控制，達到節(jié)約電能的作用。

參考文獻

[1] 魏勇.關于高、低壓成套開關設備的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[N].安徽經(jīng)濟報，2017，3（5）.

[2] 馬光亮，黃學亮.探討低壓成套開關設備的智能化走勢[J].江西建材，2014（21）：213.

[3] 陳盧明.高低壓成套電氣設備的發(fā)展趨勢分析[J].山東工業(yè)技術，2018（22）：149.

[4] 劉萬庭.智能低壓配電系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J].通訊世界，2018（9）：160-161.

[5] 陳功府.淺析低壓開關柜的發(fā)展趨勢與改進思路[J].科技與創(chuàng)新，2016（12）：52-54.

作者簡介

謝靜（1984-），女，江蘇揚中人;畢業(yè)院校：徐州師范大學，專業(yè)：電器工程及其自動化，學歷：本科;現(xiàn)就職單位：南京大全電氣有限公司，研究方向：智能化低壓配電。