高压开关柜的结构及其工艺研究

高压开关柜的结构及其工艺研究

石磊

江苏大全长江电器股份有限公司 江苏 扬中 212200

摘 要：高压开关柜的结构及其工艺一直备受诸多学者关注，本文对高压开关柜的结构及其工艺质量问题、完善方法进行系统分析，以保证质量、提升性能为主，全面优化高压开关柜的结构及其工艺。同时本次文从不同角度及层面对高压开关柜的结构及其工艺进行方案提出，结合实际需求提出优化方法，为电力系统稳定运行及设备保障奠定基础。

关键词：高压；开关柜；结构设计；制造工艺

前言：

现阶段有关高压开关柜的结构及其工艺等相对研究较少，基于该问题现状，应结合高压开关柜设计研发需求与质量保障，提出具有优化措施，具体方法包括固封断路器选择设计、电容器回路断路装置选择设计、接地方式选择方式及优化设计、严格把关原材与现场检测、提升工作人员工艺制造水平、构建精细化制造生产加工体系等，且理论意义价值较大。

一、高压开关柜结构设计及工艺要点

电力系统作为电能供给及安全保障主体，对生产建设、生活工作尤为重要，高压开关柜为电力系统关键电气设备，其结构设计及选择的合理性会影响整个电力系统运行。经分析后发现电力系统故障与高压开关柜结构设计紧密相关，与结构本身的科学合理也实际关联，在高压开关柜结构设计中要对其结构要点、重点进行明确，便于日后诸多工作开展。首先从高压开关柜工艺层面分析，要加强工艺实施的标准性、规范性，对选择材料与工艺手法进行严格要求，高压开关柜主要为钣金工艺，待完成主体工艺后可进行喷漆工艺处理，也包括钻孔工艺等，整个制造方式较为规范考究。其次高压开关柜内部主体结构主要包括变频器、手动开关、自动开关、连接线路、保险丝、指示灯、PLC控制系统等。在实际运行中高压开关柜整体结构设计及工艺制造可影响其稳定安全，并对该设备寿命及使用周期造成影响，如结构设计与工艺制造质量低下则会导致使用寿命缩短，并对成本投入及整体美观造成波及。因此在高压开关柜结构设计及工艺制造中一定要从综合层面考虑，制定完善科学的设计方案 、工艺制造计划等。

二、高压开关柜结构设计分析

（一）固封断路器选择设计

固封断路器的主要作用是对真空灭弧室进行有效维护，将其浇铸凝固在环氧树脂当中，以独立极柱形式呈现出来，主要是由于真空灭弧室同相关导电件及环境条件之间的为隔离状态，并且其绝缘性较后、自身体积不大，同时为零污秽，有效控制环境问题导致断路器波及发生。在高海拔地区高压开关柜结构设计安装中较为适合。现阶段生产企业加大推广新型固封断路器，导致设计者不加任何考虑肆意选择固封断路器为结构设计，造成风险隐患形成。要说明常见的真空断路装置主要是负压，而真空泡内主要是真空，且外部压力一定会大于内部压力，经过分析后发现，在实际运行操作中往往不会导致扩散爆炸事故发生，同时固封断路装置外部压力略小于内部压力，此时如制造工艺低劣，则会造成爆炸事故发生。因此固封断路装置的制造工艺标准较为严格，在固封断路器选择应用方面一定要注重大品牌、信誉好的供应商合作。

（二）电容器回路断路装置选择设计

现阶段市场真空断路装置技术已经较为卓越，且灭弧效果较好，在实施开断电容器组容性电流中，受真空开关实际开距问题影响，基本无法实现无电弧重燃，如出现重燃情况，定会因过电压出现导致电容装置烧损，形成较大的故障隐患，基于此选择氧化锌避雷装置，对其进行安装控制过电压影响问题，可经实际测试后发现效果一般。目前市场12k V真空断路装置对电容器组投切的重燃率基本在1.5%左右，相对信誉质量强的生产商可为0.5%之下，可充分达到投切电容器组所规定的低重燃率需求，在10k V电容器回路设计中可选择真空断路器。经分析后发现35k V真空断路装置的重燃率略高，为5%之上，现阶段35k V电容器回路以SF6断路装置为主，主要原因是SF6弧柱可实现小电流状态下的弧芯导电维护，避免SF6式断路装置截流问题发生。

（三）接地方式选择方式及优化设计

在高压开关柜接地方式选择与设计中可参照“高压开关设备和控制设备的共同技术”，基于对世界主要国家多为基于10k V为中性点接地方式为核心，要对其额定短时工频的耐压进行合理设计，一般会选择控制在30k V左右。但经过分析后发发现我国主要以中性点不接地系统为核心，且额定短时工频耐压一般在40k V左右。但在实际项目开展中市场需求方面可能指定要求ABB相关原装方式，可国外的额定短时工频耐压及相关绝缘保障很难适应当下市场接地系统，因此在实际订货过程中一定要格外注意，多加考虑。另外实际项目设计时市场方会指定选择原装VD4型断路器，但其原材及相关产品只在德国制造。由于地域差距与制造差异影响，结构设计中对接地系统、接地方法等往往考虑不周，因此要对产品类型与实际所需进行考虑分析，便于优化结构设计^[1]。

三、高压开关柜工艺

制造优化措施

（一）严格把关原材与现场检测

在高压开关柜制造加工中要充分考虑原材问题，高压开关柜对原材及架构设计要求较高，在通常条件下如原材质量问题则会导致制造加工效果缺失，无法达到预期效果。选材与加工不仅要保证满足设计要求，而且要保证制造环节中资源的使用最大化，减少各种下脚料，提高资源利用效率。使用更先进的生产设备和工艺，保证了生产过程中节能降耗、节约成本、提高资源利用率，实现绿色环保。高压开关柜原材主要以钣金工艺、喷漆或焊接等为主，在实施工艺加工前要认真做好板材采购工作，对钣金加工原材质量及参数指标进行明确，与其口碑好、信誉强的原材供应商进行合作。待完成原材采购后要开展现场检测，主要以板材质量、参数、指标为主，高压开关柜制造加工不可马虎，如经过检测后发现依然不达标，则需全面返工或停止加工，因此从质量层面分析做好材料采购与检查工作尤为关键。

2. 提升工作人员工艺制造水平

在进行高压开关柜生产加工中人的作用发挥十分关键，传统制造手段已经无法满足实际需求 ，因此全面提升工作人员工艺水平势在必行。首先从工作人员专业程度入手，强化专业性植入与工艺性融合，如提升专业人才引入，对传统工艺进行升级创新，培养工作人员的开放意识、创新思维。需要完善的技术支撑，既要掌握机械设计制造的工艺技术，又要掌握与之相关的产品性能技术。其次强化多种工艺及制造技术的培养应用，在实际高压开关柜制造加工中对特种设备、特种工艺等进行侧重培养，包括焊接工艺、喷漆、钻孔工艺等。最后强化精工意识、工匠思维，对工艺效果及质量进行保障。构建岗位责任机制，强化加工制造及工艺的顺利程度，认真履行制造规定及标准实施，最终起到全面优化的实际效果。

2. 构建精细化制造生产加工体系

精细化制造加工体系是基于高压开关柜制造流程规范化、标准化的一种制度体现，强化高压开关柜制造工艺实施过程的细化分析、量化控制，在具体实施过程中要以实际案例为主，对各种问题、各种环节进行细化考量，将制造工艺实施中的小问题、小隐患进行快速处理，全面整合信息及工艺数据不断完善、实时升级。同时可通过信息技术对高压开关柜制造进行全程模拟，如BIM技术可对整个高压开关柜制造流程进行图像推演，通过图纸及图像数据信息调度，生产及设计人员可及时发现问题所在，便于日后工作开展实施。信息化技术子在制造工艺效果体现中具有关键作用，对各种数据采集与指标分析便于从维度提出制造方案，对高压开关柜整体功能完善及质量保障尤为关键。所以全面开展信息化技术应用势在必行^[2]。

四、结语

综上所述，通过对高压开关柜的结构及其工艺进行分析研究，主要包括固封断路器选择设计、电容器回路断路装置选择设计、接地方式选择方式及优化设计、严格把关原材与现场检测、提升工作人员工艺制造水平、构建精细化制造生产加工体系等，对日后高压开关柜结构设计及工艺制造意义重大，并提出自身观点及想法，为全面开展高压开关柜结构设计及工艺效果发挥奠定基础。

参考文献：

[1]曹丽丽.高压开关柜的安装工艺与技术要点分析[J].华东科技(综合),2019(8):0275-0275.

[2]张瑶.6~10kV配电系统高压开关柜的结构设计及优化[J].决策探索(中),2020(01):70-70.