开关柜结构设计和制造的分析与实践

开关柜结构设计和制造的分析与实践摘要：开关柜在整个电力系统中占有非常重要的地位，本文从开关柜的结构形式、制作形式、钣金加工和机械制造技术等方面进行分析,从而实现了降低生产成本、提高开关柜外观质量和电气安全性。关键词:开关柜结构；性能；分类前言开关柜是一种常用的配电设备，在配电系统中得到广泛的应用。它广泛应用于生产现场、公共场所、居民住宅等地点，可以说凡是使用电气设备的地方都应配备。它在配电系统中完成电能的再分配，实现电网的控制、测量、保护和转换等作用。本文主要从开关柜的结构、电气性能、开关柜的使用可靠性等方面着手,针对开关柜的结构设计与制造进行分析与实践。1．开关柜概述开关柜是高、低压开关和它相对应的控制、信号、测量、保护及调节装置的组合，是上述开关和装置与其内部连接、附件、外壳及支撑件所组成的成套设备。其工作流程一般是外线先进入柜内主控开关，然后进入分控开关，各分路按其需要设置。开关柜在电网中的作用是关闭和断开电力线路，并对系统起到安全保护的作用，它对于确保电力系统的安全性和可靠性极其重要。2．开关柜的结构和基本工艺特点开关柜柜体结构本身在发展过程中形成的各种不同形式,以及不同元件、不同电压等级、不同使用场合、不同加工设备、不同生产厂家等特点都决定了开关柜的设计和制造受很多因素影响。现着重针对开关柜共有的最基本的设计和制作问题做一个简单分析。2.1从结构形式上看，开关柜总体可分为2种形式（1）固定式。能满足各电器元件可靠地固定于柜体中确定的位置。柜体的内部是完全安装死的，更换元件等需要用专用工具，并对相连的部件进行拆卸。柜体外形一般为立方体，如屏式、箱式等；也有棱台体，如台式等。（2）抽出式。由开关等主要电器元件装在柜体的可移装置部件组成。抽出式部件满足机械和电气及安全要求，可移部分移换时要轻便，移入后定位要可靠，高压要满足五防连锁的相关要求，且相同类型和规格的抽屉能准确互换。由于互换要求，柜体的精度必须提高，结构的相关部分要有足够的调整量，所以要有较高的机械强度和较高的精度。2.2从加工形式上分为焊接式、紧固件拼装、焊接与紧固混合1）焊接式是采用传统的焊接工艺，把相互关联的零部件采用焊接的方式焊牢，加工比较方便，而且坚固可靠；但这种加工方式误差大，焊后固件之间容易变形，不方便调整，美观性也不够，并且不方便后期修整，较大的柜体喷涂时也比较困难，对焊接工艺及加工人员的技能要求较高。2）紧固件拼装式适于工件预镀，易变化调节，易美化处理，零部件可标准化设计，并可预生产库存，构架外形尺寸误差小。但不如焊接坚固，要求零部件的精度高，加工成本相对上升。紧固件一般都为标准件，其种类主要有常规的螺钉、螺母和铆钉、拉铆钉，以及预紧而可微调的卡箍螺母和预紧的拉固螺母，还有自攻螺钉等。也有专用紧固螺钉(如国外引进的低压柜大多用专用紧固螺钉)。3）焊接与紧固混合是将焊接与紧固二者优点融合在一起，一般在柜体的衔接处采用电焊，可变或可调部分则以紧固件连接。较大柜体因焊接后镀覆有困难，表面多以涂漆处理，户外柜体如以预镀材料为构件而又必须焊接时，则焊接部分可用热喷镀金属来处理。2.3从构件取材分型材、板材型材有角钢槽钢也有特型钢管、特型槽钢。角钢槽钢的构件多以焊接形式连接，加工中对连接端必须吻合而少间隙，否则将影响焊缝而增大变形量；对特型钢管构件的连接则既可采用焊接形式，也可以紧固件连接，一般在连接部分要配以专用联接件，联接件必须坚固正确，否则将影响柜体外形。选用统一的特型钢管在统一面上布以统一间距(模数)的孔，配以统一通用的联结件，按统一模数组合成柜体，便于柜体设计，便于备制构件和生产准备，但加工孔量多而用的少，而且空间利用受一定限制。板材构件则完全可以按需要定形，无预设成型条件限制。这类结构设计工作量大，定型后变异少，结构主要处多用焊接，变异处或需调处多以紧固件连接(如低压控制箱和控制台等)。3.开关柜结构设计与制造3.1结构设计形式上的考虑有些情况下，柜体已指定型号，那就根据柜型本身的国家和行业标准规范来设计，同时要考虑到制造企业的标准和规范。针对一次系统中的方式要求，看是否柜体与电器元件、厂家要求、环境等相符，并及时联系沟通，确定设计，在此基础上对柜体做不违反基本形式和要求的调整。设计时要全局考虑，考虑用户的维护，尽量把维修空间留大，抽屉柜中的大抽屉尽量不要设计在太高的位置，按钮、灯、表等尽量不要在面板太高位置，便于值班维护人员的使用和监测，易损件的更换方便，元件拆卸位置的可操作性，接线端子位置的合理性等。为方便电缆连接，进出线开孔大小和位置的合理性，进出线位置的可密封性，防止划伤电缆的保护，电缆的固定，基础与柜体的配套性，结构和元件布置的均匀性，柜体电流的分布性，超出范围的调整和保护性，用户的可变动和调整性，以及考虑厂家使用环境的防护改进，结构变动等。比如，考虑可操作性，将仪表面板尽量设计在手容易操作的高度，按标准制造的仪表门中，按钮和转换开关等也要偏下设计以方便操作，调整回路，尽量保证每台柜体承载元器件的均匀性和电流分布的平衡性，尽量留有余量。当超出时要考虑多点接入和中间分段来保证，这必然对柜体的空间结构、材料、美观、检修等方面有一定影响。当用户的元件太多时，尽量与用户联系，放大安装空间，在有些基本形式或用户空间有限时，宜在柜体上采取一些变动，来更好地既满足柜体本身的规范和用户要求又提高使用性能。3.3钣金加工和机械制造技术上的考虑应根据实际情况确定制作形式,对于大且重的元器件要优先采用焊接式加工方法;若存在场地或元器件更换变动限制,则应优先采用组装式加工方法;对于元件少且整体精度要求偏低或柜体为箱式结构的,宜优先考虑采用焊接式加工方法;若元件多且设计过程中存在较多变数,则应优先考虑采用组合式加工方法;用户要求美观且拆装方便的,应考虑采用组装式加工方法。考虑到开关柜焊接的美观度,在设计时可以尝试采用工艺焊接孔的方式,使外观上看不出焊点.而在涉及饭金技术方面的剪、冲、折、焊以及表面处理等工艺环节上,许多先进设备的使用技术以及饭金的展开计算、饭金加工的模具和夹具设计、饭金工艺卡片的编制等,包括后期处理的一些技术都要和每个公司的设备、人员、环境、资源等因素相配合,将每一个技术细节考虑仔细,这样才能使每一个工艺都很完美,从而生产出高性能、高品质的开关柜来。总结本文主要探讨了开关柜结构设计与制造的分析与实践,通过具体的阐述可以看出,开关柜的结构设计和制造对整个开关柜的性能和品质有着重大的影响。惟有重视产品结构设计及精细化制造,提高效率和效益,不断提升产品性能和品质,才能在开关成套行业打造真正的精品、提升产品的品牌实力。参考文献：［1］胡大建.10kV和20kV开关柜技术与经济分析［J］.电工电气，2009（10）：1-3.［2］钱家骊，袁大陆，杨丽华，等.高压开关柜［M］.北京：中国电力出版社，2007：28-29.