分析低压开关柜结构设计对电气性能的影响

张侍安

摘要：文章分析了低压开关柜结构设计对电气性能的影响。由于低压开关柜产品能够满足市场实际需求，因此为了迎合市场发展趋势，需要对其进行合理的结构设计，采取一系列定制化设计工具，实现电器元件的标准化作业。本次低压开关柜结构设计对系统功能及一些关键性能进行了深入研究，并在低压开关柜结构系统分析的基础上开展了新型系统功能创新，从而更好的将低压开关柜系统功能发挥出来。

关键词：低压开关柜;结构设计;电气性能;研究;辅助排布

对于低压开关柜结构设计过程来说，设计合理性能够进一步提升电气性能，低压开关柜属于电力系统中的主要环节，因此为了保证电力系统稳定运行，就应该针对低压开关柜结构设计给予充分重视。相关人员应该以独立功能单元为基础实现低压开关柜的模块化设计，基于可视化操作促使功能布局得到完善，生成自动统计和面板开孔图，对低压开关柜结构设计使用深入分析研究。

1.低压开关柜结构设计问题概述

1.1低压开关柜结构设计问题的提出

当前一些低压开关柜产品需要符合国家标准电压，低压电器的电压范围为小于1.0kV。一些低压设备在低压供电系统中发挥着制动，保护，转换的功能，所有电气设备使用的地方都应该具有低压设备，我国电能运行中超出八成的电气设备为低压设备。低压设备在实际发展的过程中主要是是依靠材料工业兴起的，而低压电器，低压设备的兴起则在一定程度上展示出了我国经济实力。国内一些低压成套开关设备在上世纪就已经处于停止发展状态，产生这一现象的主要因素是由于产品创新能力不够，且产品标准较为落后，无法满足社会发展需求。随着我国社会经济的发展和进步，这时电力基础设施和电力能源投入资金在逐渐增加，这时就可以为低压设备创造一定的发展空间，增大市场需求量，为行业发展打下坚实的基础。这一现象主要表现在生产厂家的急剧增加，产品更新速度加快，品类增多，产品标准不断朝着国际化前进。

1.2研究需求

低压成套产品中开关柜主要在一些供电配电系统中应用，因为多种检测，控制与调节功能的组成，使其获得了社会的广泛关注。当下市场中存在的低压开关柜类型多达数十种，一些开关柜属于固定形式，还有一些开关柜属于抽出式，智能式和混合式。这些开关柜的生产思路都是基于实际需求进行组合，从而满足客户需求。在客户定制需求不断提升的当下，需要相关人员结合客户要求进行产品参数调节。不同批次下产品技术要求不一，套用功能结构模块较为相似，一些外来任务的承接则为非标准产品，这时就使开关柜成为了一种特有的产品。低压开关柜在个性化定制，设计准确率，制造成本，产品稳定性等方面获得了认可，但随着制造工艺和要求持续提升，这时企业产品设计难度也在不断提升，为低压开关柜的生产和管理造成了较大的压力。生产企业在接到开关柜生产在任务的时候，设计人员会耗费较长一段时间对以往设计内容进行查询，找到与当前客户所需相似的功能模块，之后在开关柜上设置对应的功能模块。这不但降低了开关柜生产效率，还导致失误频发。因此在进行用户需求匹配的时候由于缺乏相应查询方式，导致设计人员无法获得直观的效果图。为了从数量较多的电子，纸质文件中找出相似文件，将企业文件价值充分展示出来，就应该在企业内部建设开关柜生产设计系统，提升企业低压开关柜定制化水平。

2.低压开关柜结构整体设计内容

2.1低壓开关柜结构设计特征

低压开关柜结构设计和低压开关柜设计具有一定的差异，低压开关柜设计的过程中可以将其分为内部电气元件，控制模块，仪表，电源，如图1。

如图所示，当前在低压开关柜中，实际柜体结构都包含一个近似柜体，近似柜体制作材料大多为钣金材料，分为顶框，底框，门，横梁，隔板等部分，而这些部分可以为柜体的使用起到支撑，分割，保护的效果。开关柜的柜体钣金结构在设计中重点考量的是安装零件的合理性和科学性，为了进一步提升板材的实际使用率，实现高效的空间分配，应在一定程度上实现整体强度，刚度的优化，实现标准型柜体。低压开关柜一般情况下都是按照整体部件进行标准化设计的，这种设计方式可以使低压开关柜符合设计标准提升使用性。柜体结构可以有效隔绝噪音，提升安全防护措施，缩减开关柜的占地面积。低压开关柜的内部构件是基于开关柜实际应用情况来选择的，一些开关柜的功能包括电力分配及合理控制，因此这时在对开关柜进行设计的时候可以通过电器功能设计实现。一些开关柜功能构件大多为接插件，所以相关人员在进行开关柜设计的时候，不但要考量到当前部件组合配置现状，还需要考量到功能组合，参数匹配及其余客户的实际需求。

低压开关柜在一般情况下可以分为多种不同模块（如图2），将一些拥有不同模块的单元进行组合，使其形成标准的柜体。基于低压开关柜结构形式来看，低压开关柜形式可以分为固定开关和抽出式开关柜。为了满足所有柜体要求，提升稳定及可靠性，可以使用固定式低压开关柜。低压开关柜的外部形状多种多样，不但包括立方体，屏式，还有箱式和台式等等。对于一些外形不同的低压开关柜，其排列顺序也各不相同。这时为了避免对低压开关柜形状产生影响，会使用构件分部方式，可以将低压开关柜先组合成两部分，之后将其合并到一起形成一个整体，再将其他支线连接上即可。抽出式低压开关柜分为固定柜体和具有开关的移动电器元件装置，其中可移动部分的设计应该使其便于移动，减轻重量，在移动后应保证移动部分与固定式低压开关柜中的抽屉相互交换使用。抽出式低压开关柜的柜体加工区域与固定式低压开关柜类似，设计人员应该在保证设计精准度的情况下预留足够的调整量。而对于一些可以交换移动的装置来说，不但需要具有移动能力，还应该对开关柜中的所有零件稳定承接，因此需要增强开关柜的机械强度，对于其余部分，则可以预留足够的调整量。低压开关柜（抽出式）其标准开关柜尺寸如表1。

现阶段，一些低压电器设备在现代化技术下得到了巨大的进步和发展，一些生产企业开始着手制造新型接触式开关柜，实现低压配电系统一体化。新型塑壳断路器上部面板具有一个区域，可以通过这一区域进行其他功能模块的安装，从而将低压开关柜的面积进一步缩小。

2.2低压开关柜结构系统流程设计

经过对企业产品的了解，客户需求的掌握，产品设计流程的沟通，产品设计技术的研究以及定制化设计中的调研后便可以开展功能设计。对低压开关柜系统流程和功能进行规划与设计主要是为了进一步降低工作人员的工作压力，减少企业内部的错误。低压开关柜结构在设计的过程中可以通过较为规范的需求文件，加速系统流程设计，选择一些符合要求的客户，将需求与标准功能单元融合，保证各个标准功能单元模块都有其独有的管理功能。还应该将其与功能文档相关联，借助系统所提供的可视化模塊辅助功能，使其能够在开关柜柜体上部有序排列，确定功能单元的不同位置，在排列技术后即可生成较为直观的布置图。还能借此获得面板开孔信息，直接生成面板开孔图，便于其收集各个单元物料构成及汇总，输出物料清单。将一些有关联的二次原理图和工程图提取出来，按照项目统计数据对其历史情况进行查询。进行低压开关柜系统的设计能够提升容错率，运行准确率和稳定性。

绝大多数情况下，企业内部会将设计部门分为产品设计开发部门和项目工程部门，结合产品内部新增，设计改动幅度的大小及实际工作量可以确定将产品设计任务交给哪个部门。进行产品开发改动具有较高的设计难度，因此可以交由产品开发设计部门处理。一些基础性工作会交由工程项目部门实现，这类工作的难度相对较小且工作量较小。在深入研究并对企业现有开关柜设计流程分析后，即可针对开关柜制定系统设计流程，这一流程可以在一些新产品开发及项目设计过程中使用。不同类型的系统自身运行流程差异较小，图3为基础运行流程。在图3中合同内产品设计大部分情况下都会以接受标准格式的用户需求为主，系统应该初步分析用户的需求文件，提取其中的重要信息，为设计人员选择模块列表奠定基础。而设计人员则可以按照模块内部的详细信息对其进行适当的调节，进而确定最终的单元模块及开关柜类型，将物料与设计文档相汇总。所有功能在选择完毕后便可以调用单元辅助排列系统，这一系统可以采取可视化设计手段，借助拖拽等操作实现功能单元的排列，在排列完成后便可以获得面板开孔信息和排列图。

结语

综上所述，满足低压开关柜结构设计个性化可以迎合当前市场基础需求。目前行业内部缺乏对于个性化设计方面的内容和工具，所以这时采取合理的方式进行低压开关柜结构设计有着非常重要的实际意义。文章对个性化发展下低压开关柜结构设计系统进行了研究，并提供了相应的结构模型及快速排布技术，进行了自动统计技术分析。个性化低压开关柜结构设计可以针对客户实际需求进行高效排布，降低基础设计工作量，提升产品设计效率。

参考文献

[1]吴晓伟.低压开关柜结构设计对电气性能的影响[J].南方农机，2018，049（011）：203-203.

[2]刘光伟.低压开关柜结构设计对电气性能的影响分析[J].电力系统装备，2020，000（002）：62-63.

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