广东正诚电气科技有限公司515041
摘要：随着我国用电需求的快速增长，在电力输送、配电网络中以及电能转换的过程中，低压开关柜获得了广泛应用，其结构形式通常分为固定式和抽屉式两类。本文阐述低压开关柜结构设计优点，分析低压抽屉式开关柜结构设计对电气性能的影响。
关键词：低压抽屉式开关柜；结构设计；电气性能；安全性；稳定性
引言
低压配电构建起来的体系之中，成套开关整合了多重的日常性能，例如分配电能、测量及常态转换、保护配电系统。从现状看，开关柜含有细分出来的多样类别，开关柜本体设定的结构凸显了性能影响。抽屉式开关柜是否维持着稳定运转，关乎各时段内的总体电气性能。保持电网应有的稳定性能，防控突发态势下的配电故障，要深入辨析开关柜内在的架构，选取最适宜的开关柜设计形态。
一、低压开关柜结构设计优点
1.1节省空间
低压开关柜是低压配电系统中的重要装置，其设计规格和安装规范都有严格的标准和规定，占地空间的位置和尺寸大小都需要经过严格的规划设计。因此，对于低压开关柜自身的结构要根据配电网络系统的运行要求进行精心的设计，一是保证系统的正常运转，另一方面在设计之初就要考虑到不足和漏洞的补救，减少由低压开关柜的设计问题而引发的安全故障。此外，要合理设计低压开关柜在系统设施间的安放位置，节省并合理利用空间。低压开关柜对于输电和电能的转换发挥重要作用，在结构的设计上就可以采用抽屉式的结构形式，方便进行及时的抽取检查，合理的规划好各个开关电源的位置，而相对隔离的抽屉式分层设计，在低压开关柜运行的过程中减少了相互间的干扰。
1.2单元划分更合理
低压开关柜无论采取哪种结构方式，其内部的设计都存在一定的分区分层设计，这种设计是为了避免不同作用下和不同输电线路的开关之间产生干扰，酿成安全事故。在设计其结构安置时，就要做好功能分区，每一个单元划分出一个单独的作用模块，这样就保证了每一个开关电源以及装置组成一个功能分区，每个分区标志着一个功能单元，在单元的内部就可以对各种装置展开最合理的配置，让所有的装置都安设在最需要和最适合的位置上，而不用担心各种开关和设备混杂在一起难以辨认，一旦操作失误导致事故的发生。
1.3安全性高
设计期间技术人员会考虑低压开关柜运行使用可能会遇到的风险隐患问题，并采取有效的解决措施，依照结构设计方案进行的安装施工也更科学合理。低压开关柜在使用期间即使需要人工操作也能保障其安全性，并不会出现打火等安全隐患问题。这样一来工作人员操作时接触到的仅仅是开关的绝缘部分，并且与线路之间保持一定距离，从而确保的工作人员在操作时的人身安全。锁定了抽屉以后，闭合开关将不会再被拉出。这些流程终结后，依循逆时针显示了盖板，操作孔被闭合。若抽屉开关布设了相同构架，即可灵活替换彼此。开关柜构架密切关联着联锁的电气特性，合闸以后的抽屉将不会被拉出，也不能够合闸。拉出抽屉的状态下，绝缘构件挡住了一次部分，人员不可再去触摸。由此可得，设计开关柜先要辨析电气联锁显现的安全状态，确认人员是安全的。
二、低压抽屉柜开关柜整体结构设计对电气性能的影响
低压抽屉柜的整体结构布局应美观、大方、线条流畅，抽屉功能单元的划分合理，符合电气参数的要求。C型材的框架结构简单、安装方便，目前低压抽屉式开关柜已普遍采用。低压开关设备的整体结构设计是否合理涉及到4方面的电气性能要求：绝缘配合；抗动热稳定性能；提高故障电弧的保护能力；温升。
2.1加强设备的绝缘性能，有助于提高整体抗过电压的能力
抽屉式开关柜的绝缘配合是按照设备的使用环境条件，安装于供电系统位置（过电压类别），绝缘材料性能等因素决定最小电气间隙和爬电距离。绝缘材料的组别是根据材料的漏电起痕指数（CTI）的数值范围划分为4类：Ⅰ600≤CTI；Ⅱ400≤CTI<600；Ⅲ175≤CTI<400；Ⅳ100≤CTI<175。低压抽屉柜的绝缘件有很多，例如，绝缘子、母
线夹以及采用聚碳酸脂工程塑料制成的功能板、二次接插件等，这些都影响柜体的整体绝缘性能。据统计数字显示，我国的电气产品中有50%左右的事故是由于绝缘系统而引起的。当然，如果在系统正常运行的情况下，绝缘件只要选择适当，质量符合要求，其电气性能仍是完全能满足要求的，毕竟电压等级并不高。如果在4级污秽等级的条件下，绝缘件的选材应作为一个重点考虑，例如柜内主母线绝缘采用比标准性能高的爬电距离和电气间隙，用CTI值高的绝缘件等措施。
2.2柜体动热稳定性能是客户首位考虑的因素
尤其是在大电流情况下，对柜体的结构强度要求很高，一旦出现短路，柜体应具备承受短路电流的能力，作为低压柜的设计人员，首先应考虑水平主母排的固定方式及位置放置。例如，300MW机组的大电厂低压进线电流普遍大于4000A，按工艺要求主母排为3×3（100×10），但在实际中是不会这样选取的，一般考虑单相按上下两层布置，每层2根80×10排，且采用特制的绝缘母线夹进行固定，这样的结构设计，分散了短路电流对柜体的冲击，大大提高了柜体整体抗短路电流能力。加强螺栓连接部位的接触压力，保证螺栓连接的转矩和转角，也可抵抗短路电流的冲击。
2.3提高设备的故障电弧保护能力
在结构内部普遍采用金属隔板隔离防范措施，对带电导体的绝缘隔离，增设泄压通道，电弧检测装置等。故障电弧的产生因素有多种，在这里不作讨论。IEC4397-1中对电弧保护的目的作了具体规定，最终要求就是：防止触及相邻功能单元的危险部件；防止固体外来物从成套设备的一个单元进入相邻的单元；提供尽可能高的人身防护等级。为此将柜体各功能室严格分开，主要分为功能单元室、母线室（水平母线室和垂直母线室）电缆室等3部分，既防止了事故的扩散，又便于带电检修，这是低压抽屉柜结构设计的独到之处，目的是限制电
弧的产生，限制电弧的强度和持续时间。为了防止开关设备中产生的故障电弧对附近人员造成伤害，柜顶增设泄压装置。当故障电弧点燃时所产生的压力迫使泄压装置打开，灼热的气体排向柜顶，从而保证了人员安全。此种被动电弧保护功能是在已经发生电弧不得已情况下采取的措施，主要是保护人身安全，却是柜体结构设计中不可缺少的重要环节。因此，开发故障电弧防护的低压成套开关设备，并经过IEC-1641《封闭式低压成套开关设备和控制设备故障电弧试验导则》的验证，显得尤为重要。
2.4温升也是考查柜体结构设计的一个重要指标
温升也是柜体结构设计的重要指标。一般不仅要满足上下通气槽温升设计要求，还要对防护等级进行考虑，柜体要求设计中必须考虑降容系数，避免出现温升过高等问题。从企业角度出发，企业应该多开展一些温升实验，得到充足的数据，并合理调整或改进柜内结构。例如进行流程设计时，设计院为减少设备耗费，设置了很多抽屉，虽然可保证安装工作的进展，但随着温度升高，柜内温升较显著，容易发生短路问题，因此必须从思想上认识到此种设计的严重后果，并及时避免。
三、抽屉功能单元
抽屉功能单元由若干机械结构的功能部件构成，机构保证了抽屉有连接/试验/分离三位置。分离位置：抽屉可推进拉出，位置显示“分离”，微动开关触点断开，试验闭锁，使开关不能合闸，抽屉可以推进；试验位置：从分离位置顺时针转动操作机构，抽屉向后移动，当定位钢球到试验位置时会发出“当声音，此时一、二次接通，辅助电路接通，微动开关接通，联接闭锁使主开关不能合闸，抽屉不能抽出；
连接位置：抽屉锁定，主开关合上后不能拉出，一、二次处于工作状态，最后逆时针旋转显示装置的盖板，盖住操作机构的操作孔。退出抽屉与以上相反。相同规格的抽屉单元可灵活的互换。抽屉机构的结构与电气联锁性能密切相关，合闸状态不能拉出抽屉，抽屉拉出位置不能合闸，并且抽屉拉出后，一次部分完全被绝缘件遮挡，手不可触及。可见，抽屉的结构设计已充分考虑了人员的安全和可靠的电气联锁性能。
四、结束语
综上所述，低压抽屉式开关柜的结构设计所体现出的优越性能，与电气性能密切相关，更好的结构设计能够发挥低压抽屉式开关柜自身更好的性能，在配电系统中发挥其调节、运输和转换等重要作用，相应的提升了电力系统的电气性能。我们还要不断完善低压抽屉式开关柜的结构设计，进一步促进电气性能的提高。
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