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低压开关柜结构设计对电气性能的作用

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摘要:低压开关柜是输配电及进行电能交换的主要设备,对电力输送工作具有重要作用,其性能优劣一定程度上影响国民经济的发展。本文简要分析了低压开关柜的结构特点,并结合电气安装介绍了柜内元件布置与配线工艺。

关键词:低压开关柜;结构设计;电气性能

0引言

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出式两类。本文结合低压开关柜结构特点,阐述其结构设计对电气性能的影响。

1低压开关柜的结构特点

1.1结构形式分类

从低压开关柜的整体制作与使用情况分析,可以根据其结构形式分为两类。第一类为固定式,即设备在既定位置固定,可以满足各种电气元器件的功能需要。柜体内部结构件能够有效固定电气元器件,完成低压开关柜的安装生产;同时方便柜体与连接器件的拆装,满足柜内电气元器件的维护方便。根据不同的外形,固定式低压开关柜又可以分为台式、箱式和立体式等类型[1]。第二类为抽出式,即开关柜内的部分装置是可移动的。抽出式低压开关柜中的可移动装置使其电气元器件的更换更方便。但是在柜体结构设计时应当充分考虑可移动装置的可靠性和轻便性。

1.2柜体框架形式分类

低压开关柜的柜体框架从制作工艺角度可以分为三类。首先是焊接式框架,即相连的各个框架零件通过焊接固定。焊接式框架较为牢固,且生产过程简便,但是精准度却相对较差;在焊接过程中,零件受热后极有可能出现焊接变形、虚焊等不良问题,因而采用焊接式框架式框架必须保证操作人员具有良好的焊接技能。此外,焊接式框架尺寸较大时,需考虑柜体框架整体表面处理的可行性。其次是紧固件拼接式框架,采用拼接式框架有较多优点,如零部件的设计与制作较为标准,调整方便、误差小、能够进行柜体框架的生产备料,但是其牢固性相对较差,对零件也提出了较高的精度要求,生产成本相对较高[2]。最后是焊接与紧固件拼接相结合的形式,它兼具二者的优势,在结构设计时可以根据功能需要对低压开关柜的柜体框架形式进行选择。

2柜体结构设计对电气性能的影响

2.1电气设备的稳定性

低压开关柜工作时,技术人员可以通过触动开关对闭合电路进行调控。电气配网运行阶段,因开关柜的部分故障常常会导致电路短路,开关处的温度也会逐渐升高,造成电阻阻值变化,相应地对电气设备的使用性能造成影响。传统的低压开关柜运行时常常出现该现象。通过加强低压开关柜部分的结构设计,在母线的排布形式上采取防干扰技术,降低短路问题发生的几率[3]。操作开关时,如果预留空间较小,开关动触头分断时因电气间隙或者接触问题也很容易导致电路短路,结构设计时采用转角技术,这样无论是开关的分断还是导通都不会影响到电气设备的电气性能及安全性。

2.2绝缘及抗过电压

绝缘与抗过电压均要求低压开关柜必须提升开关柜本体的绝缘性能。通常当系统稳定运行时,只要保证绝缘件质量,就可以满足电气绝缘要求。通常选择聚碳酸酯调配原材制备绝缘件,提升柜体整体的绝缘性能,避免引发故障。

2.3柜体的温升特性

结构设计对散热影响比较明显。如果结构设计不合理,低压开关柜运行时产生的热量不能及时散发,聚集在开关柜内部,随着运行时间增长,对电气线路及元器件的寿命和安全性产生影响。温度影响电阻阻值,阻值损耗后线路中流经的电流便会增大;适当增大功率能够提升电气设备运行效率,但如果超出了额定的荷载参数,便可能引发电气故障。结构设计时要保障通风口所在位置不影响散热性能,能够将低压开关柜内运行时产生的热量及时散发出去[4]。性能试验时通过测验温升,获取可查验的温升数据;条件允许时,可根据温升数据修正初始的开关柜框架及柜内电气元器件布局。

2.4电弧故障保护能力

电弧是高温、高导电率的游离气体,电流通过气体介质所产生的瞬间火花。通常在柜体结构内部应用绝缘隔离防范措施提高设备电弧故障保护水平,并隔离带电导体,防止柜体框架带电。由于低压开关柜内空间有限,电弧产生瞬间,柜内存在高温高压的游离气体,柜体需设置泄压通道保证电气设备和操作人员的安全。

3结束语

综上所述,低压开关柜结构设计所体现的相关性能,与电气性能密切相关。优良的柜体结构能够充分展现低压开关柜的电气性能,使其在配电系统中发挥调节、运输和转换等重要作用,进而提升整个电力系统的电气性能。

参考文献:

[1]赵凤华.低压开关柜结构设计对电气性能的影响[J].科技创新导报,2012(20):98.

[2]程显,韩书谟,何周,等.40.5kV环保型气体绝缘开关柜气室结构设计[J].高电压技术,2015,41(8):2772-2779.

[3]刘小刚,潘寅.论6~10kV配电系统高压开关柜的结构设计[J].企业科技与发展,2011(1):46-47.

[4]邱克.高低压开关柜的结构和工艺特点分析[J].大众用电,2015,30(12):19-20.

作者:吴晓伟 单位:株洲中车时代装备技术有限公司

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