开关柜结构设计与制造的分析

开关柜结构设计与制造的分析

张胜

连云港市港圣开关制造有限公司 222000

摘要：随着现代社会越来越趋于智能化发展，人们对于电力的需求正在逐步增大，开关柜作为电力系统中的重要构成，对其合理优化与改进是十分重要的。在开关柜的设计过程中，不仅需要对其结构分析，同时也要考虑其机械制造工艺，从而确保开关柜能够最大程度上发挥自身功能。基于此，本文着重对开关柜设计结构及制造工艺展开探讨。

关键词：开关柜；结构设计；制造工艺

引言

如今，开关柜在生产生活中应用范围较广，如电力系统、金属冶炼及高层建筑物中。一般情况下，开关柜与外线直接相连后再通过各个分控开关，因此能否合理设计开关柜，能直接影响到电力系统的性能与电力能源的分配。

1. 开关柜操作特点

开关柜作为电能分配的重要设备，在现代电网建设和工程建设中起到了非常重要的作用，其操作步骤一般如下：首先安装后门密封板,然后手动关闭前后上下门,同时让整个接地电控开关的电动主轴一直处在自动分闸工作状态。此时手车指示灯在两个静电插座上依次点亮,分别关闭手车开关柜的右侧前门和中门,最后再将静电断路器手车进行合闸。

维护自动开关柜的操作步骤一般如下：首先只需要将电源

断路器和二手车自动分闸，此时维护开关柜上位于工作台的指示灯将被自动熄灭,实验的工作指示器和灯会被自动点亮；随后打开该实验车的指示灯,重新打开后前门和中门,把二次电源插头自动断开,此时该实验车的指示灯自动熄灭,最后将该手车从一个开关柜中自动退出,合上连接地面的开关。并重新打开密封板和前后上下门。

2. 开关柜结构分析

目前市面上开关柜有很多种,不同型号的开关柜在结构上也有一定区别,主要体现在开关元件、电压控制等级及实际使用工作场所的不同。从整体结构及形式上来看,开关柜主要可以分为固定式与抽出式两种。

固定式开关柜可以充分满足大型电气设备工业生产中的需求,能满足将各电器元件可靠地固定于柜体中确定的位置,如GGD、XGN43等；抽出式开关柜可根据设备实际生产和使用性能的要求，随时进行手动拆卸和安装移动,设备移动后还需及时检查开关设备的工作可靠性。

图1 固定式开关柜

图2 抽出式开关柜

从开关柜的机械加工操作方式上来看,其包括以下三种:(1)组装式。该加工方式分三个步骤,首先是涂料喷涂,然后在加工过程中需要进行适当的温度调整。这种方式优点在于适合工件常规加工、可先喷涂、易变化调节、易外观处理、构架外形尺寸误差小、占地小；缺点是要求零部件的精度高,且焊接的温度影响可能会大大降低整体结构的运动稳定性和坚固性。(2)焊接式。焊接加工是最常用的整体加工工艺方法之一,操作非常方便且整体结构的焊接强度也较高。但这种操作方法很容易发生变形,不易调整,会对整个电源断路器系统的外观性能产生一定影响。另外，开关柜的焊接处后期不易维修，且对焊接人员技术要求较高。(3)混合材料加工操作方法。混合柜体加工电焊方法是将前面两种方法结合的方式，在两个柜体接头处进行电焊,并在更换部位安装紧固件,达到两者兼顾的效果。

3. 开关柜结构设计与制造

3.1结构形式筛选

开关柜的尺寸规格制定是由其自身功能特点决定的，但是也有一些新型开关柜没有明确制定规格标准。在开关元器件内部结构体积较大,重量较重的情况下,设计人员往往会优先考虑焊接的方式；如果开关柜设备需要经常更换工作场地或者更换元器件,那么可优先采用组装的方式；如果开关柜的主要元器件安装数量相对较少,整体精度较低,则可以选择焊接方式；如果难以确定各种元器件的使用类型,而且由于元器件类型数量较多以及产品设计生产过程中可能会改变技术方案，则需要选择组装式。

另外,随着环保理念在社会中的普及，传统焊接组装技术因此对环境有一定影响，因此应用频率逐渐减少，而作为更加经济、便捷、绿色的组装方式逐渐普及。因此,企业必须在实际生产中灵活运用,以满足用户的需求。

最后,企业应考虑制造开关柜的经济效益,根据自身的建设水平,力求在不影响开关柜稳定性的前提下，最大限度地利用材料获得更大的经济效益。

3.2结构设计注意事项

如果明确指定了开关柜的类型,其基本设计功能应符合国家和相关行业标准和技术规范,设计时一定要充分考虑用户的日常维护工作条件,尽可能的使开关柜维修时的空间宽阔,如开关柜维修中的大门、抽屉及开关按钮、灯、表等尽量不要设计在较低的维修位置,以方便操作人员的日常检修。

为了充分方便家用电缆的正常连接,应在设计中考虑电缆进出电接线路开口大小、位置，进出电接线开孔位置的安全可靠和密封性，电缆的固定，柜体进出电流源的分布，元件线路布置均匀，用户的网络可靠性变动和功能调整性等因素。在不严重影响开关柜整体空间结构和布局的前提下,更多地为保障用户安全着想。

3.3电气性能设计分析

为了有效提高开关柜的防火抗震和电弧绝缘能力,可以在开关柜体内部结构上用金属电弧隔板直接进行电弧绝缘，同时可以为开关柜增加电弧的相关检测设备来对开关柜的电弧情况进行监督检测。另外可以通过泄压通道来提高开关柜内的安全性能，这种设计主要是要求必须提升开关柜的人身防护等级，同时要防止外来物的单元置换，采用相应的隔离设施处理。

3.4开关柜结构辅助设计

为了有效改进开关柜的结构设计,可以采取一些辅助设计来提高开关柜的工作质量与使用性能。举例来说，企业安装汽车指示牌服等相关元件模具样本时，其直径要求应该是30cm,安装相关精密模具样本直径却多出0.5cm,但是对该精密模具继续焊接加工进行处理也能够保证模具正常使用。此外,对于开关柜的外观设计可以通过在完成焊接以后，对相关焊接点
及表面进行抛光，使开关柜的外观效果更加美化；对于钣金加工可以采用一些现代化的高精度仪器进行处理，从而实现对于开关柜的夹具、模具的改良设计。

4.结论

开关柜在整个工业电网中起着非常重要的保护作用,它不仅可以进行有效的电网功率资源分配，还能合理地控制电能的进入输出,是整个工业用电的重要一环。对此，企业在设计智能开关柜时,应按照相关的行业设计标准,在结合不同用户的需求下进行开关结构的优化,以提高开关柜的使用性能,保证电力系统的正常运行。

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作者：张胜；性别：男；出生年月日：19691007；籍贯（省市）：四川省重庆市；民族：汉；学历学位：本科；现职称：副高；研究方向：机械电气一体化