高低压开关柜的结构设计和工艺特点探讨

赵春林

摘要：伴随科技进步，智能化的相关技术在生产和生活中的广泛应用，人们在使用过程中对高低压开关柜有了很多新的、多样化的需求。用户需求的变化对开关柜的结构设计提出了新的挑战。过往传统的模式化的开关柜设计早已不能满足不同行业用户的需求，很难适用于一些专业性较强的场景下。因此设计人员在设计开关柜的时候要与时俱进，在保证开关柜的安全可靠性的同时，应对不同的高低压开关柜应用场景，改进和优化开关柜结构与工艺，使开关柜的性能得到充分的发挥，为生产生活带来便利。

关键词：开关柜；结构设计；工艺

引言

当前时代，社会生产飞速发展，电力资源的供应与配给极大地影响着社会生产和人们的生活。在网络的末端，电力系统最直接面向使用者的接口就是各种高低压开关柜。高低压开关柜的便捷性、经济性与可靠性最直接的影响了人们在生产生活中对电的利用效率。本文意在探讨高低压开关柜的结构设计和工艺特点，为设计人员在各类开关的设计中提供帮助与建议，充分了解高低压的开关柜的结构设计原理和工艺特点，也能对运维人员在后期设备运行中的监测、检修工作起到一定的指导作用。

1 高低压开关柜结构形式分类

当前市场上的开关柜，根据高低压开关柜的整体结构，一般分成两类，一种是抽出模式的高低压开关柜，一种是抽出模式的高低压开关柜。通常把柜体内部元器件固定安装，不能移动的高低压开关柜分类为固定式开关柜，这种高低压开关柜是根据固定的电力设计线路进行元件器定位安装，在生产过程中，元器件的分合布局是根据使用时候的具体需求排布的，生产完成后在实际使用时内部的元件器也不能移动。普通的电器中经常使用的开关柜一般都是固定式，根据外形不同，固定式开关柜又可以分为箱式、台式、立体式等几种[1]。当固定式的高低压开关柜在维护修理时，通常是针对损坏的元件器进行更换，柜体中用于固定元器件的部分也可以采用更换的方式修理。另一种内部构件可以移动的高低压开关柜就分类为抽出式开关柜，这种高低压开关柜在生产过程中是拆分安装的，根据不同的使用要求或者是不同设备的要求，可以进行拆分、转换、局部移动等操作，可以通过对内部构造进行移动以便于检查修理。这类开关柜在生产器械中应用比较多，因为内部有可变性而具有更好的生产适应性，能够适应多样化的使用场景。抽出式高低压开关柜对生产工艺的要求相较于固定式高低压开关柜更高。为了使用中的变换移动操作不影响内部元器件的功能，确保移动变换操作后开关柜的工作可靠性不受到影响，元器件和电路安装时候的精度要求很高[2]。另外抽出部分设计合理性也十分重要，要保证可抽出性就必须尽量使得抽出部分设计轻便。抽出式高低压开关柜也被称为移开式高低压开关柜。

2 抽出模式的高低压开关柜工艺特点

根据抽出模式的高低压开关规定设计制作过程，可以总结出它的四种主要工艺特点，具体如下。第一点，因为抽出式的高低压开关柜在设计中是用各个组件拼接的形式，所以组件之间都设置了固定数量和模数的模型数字空位，这样使得各部件在拼合放置时适应性变好，确保了内部的可拼合。第二点，抽出式高低压开关柜一般的内部功能分区是由设置于顶部的主线室，底部的进出线空间，和中间的电气室构成。三个部分之间使用钢板隔离开，保证开关柜的安全性，减少开关柜故障发生的概率。顶部的主线室的功能是总控进出高低压开关柜的所有线路，中间的电气室是开关柜的主要操作区域，用于控制各生产功能的电路开闭。高低压开关柜底部空间用于进出线，此部分空间一定要充足，这样可以避免安装修理的困难。第三点是机械锁的设置，在抽出式高低压开关柜设计时，每个抽出式的操作案板都会设置其相对应的机械锁，这样在实际使用时，某个操作案板被移出时，其相对应的机械锁就会自动生效，这样高低压开关柜中的每个部分都能相对独立地发挥作用，这个设计使得抽出式高低压开关柜能满足很多个性化的使用要求。第四点，抽出式高低压开关柜设计时，抽出案板会被设计成很多个小单元，小单元的数量不能超过22个，每个小单元也会由两个部分组成。为了方便生产和操作，方便划分，这些小单元高度必须统一，所以各个案板的高度也是有统一标准的，标准案板高度为17厘米。从以上四个工艺特点来看，抽出式高低压开关柜的设计具有一定的复杂性，生产精确度要求也很高，因而总体成本不会被控制到很低。

3 固定模式的高低压开关柜工艺特点

固定模式的高低压开关柜也有他自身的工艺特点。相较于抽出式开关柜，固定式高低压开关柜内部构造相对简单一些。固定式高低压开关柜的使用场景经常是与电气装置结合的情况下，固定式高低压开关柜使用中最常见的问题也是散热问题。如果开关柜散热不好导致内部元器件热量聚集，会影响到这些元器件的使用性能，严重时甚至会导致开关柜的损坏，开关柜的损坏会进一步地影响整个电力供应系统，进而对生产和生活造成损失。因而开关柜的散热问题是开关柜设计过程中需要重点思考和解决的问题，固定式开关柜的制造工艺也是围绕开关柜的散热问题展开。第一个常规工艺设计是在柜体后方增加一个散热风道，通过风道增加了柜体内外的热交换，达到散热的目的，通风散热良好能够很好地延长柜内元器件的使用寿命。另外为了方便固定式高低压开关柜的运输与安装，开关柜的外壳上通常会设计有吊环。固定式开关柜的质量一般比较大，安装时可能需要用小型起重设备进行运输和吊装，所以外壳上留有吊环是十分必要的。第三个比较好的工艺是可拆卸的外壳。将固定式高低压开关柜顶部盖板设计成可拆卸模式，这个既是安装的需要也是检修的需要。实际使用过程中，当开关柜内部元器件出现问题时，工作人员在检查修理的时候仅仅需打开可拆卸盖板进行检修，而不需要将开关柜外壳整体拆卸下来。因为固定模式高低压开关柜内部结构简洁，内部元器件都是固定的，所以它方便制造，成本较低，同时后期维护运行的时候，相对抽出式开关柜，也简单便捷很多。

4 高低压开关柜的连接工艺特点

高低压开关柜的连接方式常规有三种：焊接形式、紧固件拼接形式、焊接与紧固件拼接相结合的形式。最传统的连接技术是焊接形式，就是在生产开关柜的过程中，把需要连接的部件通过传统焊接工艺连接起来，这种方式无论是设计还是操作上都比较简单，缺点是焊接的方式难以实现精准化的连接，在误差较大的情况下开关柜容易出现质量缺陷。第二种是紧固件拼接形式连接，这种连接方式同样操作十分便利，并且安装完成后没有焊接缝，观感上也很好。这种连接方式也有缺点，一是因为是纯组装而成的产品，在需要特别加固的部位，牢固性很难保证；二是因为紧固件使用比较多，零件越多，工序就会越繁琐，生产成本也会相应增加。目前高低压开关柜的实际设计生产中，运用最多的连接工艺是第三种，焊接与紧固件拼接相结合的形式。这种方式很好地综合了上面两种连接工艺优点，根据不同部位的连接需求，采用相应的连接工艺。比如在需要结实耐用的易损坏部位，就使用焊接工艺连接，在需要精确连接的部位就使用紧固件连接。同时兼顾了质量、美观、成本这三方面的需求。

5 结束语

综上，充分了解并分析了高低压开关结构设计和工艺特点，我们在设计开关柜的过程中要根据用户需求，合理地运用最适合的工艺，提升高低压开关柜的使用效率，降低使用成本，为人们的生产生活提供更多的便捷。

参考文献：

[1]李飞,薛颖.高低压开关柜的智能制造技术分析[J].集成电路应用,2022,39(04):136-137.

[2]郭骏彦.高低压开关柜的结构和工艺特点的分析[J].机械管理开发,2020,35(04):48-49+54.