高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀及智能化發(fā)展方向

高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀及智能化發(fā)展方向

Summary：高低壓成套開關(guān)柜是電力輸配電系統(tǒng)中不可或缺的一部分，具有控制、保護、測量、轉(zhuǎn)換等功能，設(shè)備的運行狀態(tài)對所處的電力輸配電系統(tǒng)整體運行效果有明顯的影響。本著促進高低壓成套開關(guān)柜發(fā)展的目的，文章首先探討設(shè)計現(xiàn)狀，明確設(shè)計中存在的問題，再提出智能化的發(fā)展方案，闡述在智能化實現(xiàn)路徑中需要落實的幾項措施，以期起到拋磚引玉的作用。Keys：高低壓；成套開關(guān)柜；設(shè)計現(xiàn)狀；智能化隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和居民生活水平的提高，各界對高低壓成套開關(guān)柜的性能提出更高的要求，借助質(zhì)量可靠的高低壓成套開關(guān)柜提高電氣發(fā)展水平尤為重要。智能化是高低壓成套開關(guān)柜的重要發(fā)展方向，需要理清發(fā)展的思路以及實現(xiàn)智能化發(fā)展目標(biāo)的具體策略，為此下文做具體分析。1.高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計現(xiàn)狀分析高低壓成套開關(guān)柜的外線先進入柜內(nèi)，由主控開關(guān)調(diào)控整體運行狀態(tài)，細分為多路以便由分控加以控制，部分場景下于開關(guān)柜內(nèi)設(shè)置低周減載裝置和高壓母線。即便高低壓成套開關(guān)柜的應(yīng)用效果良好，但我國在此領(lǐng)域的起步時間較短，電氣設(shè)計方面仍存在不足，諸如開關(guān)柜占用面積大、生產(chǎn)效率低、智能化水平有限等問題較為普遍，仍有較大的探索空間。隨著信息技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，智能化開關(guān)柜配套技術(shù)的應(yīng)用水平較低時，將抑制高低壓成套開關(guān)柜的性能，從用戶的角度來看使用體驗感較差。高低壓成套開關(guān)柜對空間的需求較大，精簡占地空間的優(yōu)勢不足，相比于國外的裝置精簡化設(shè)計而言仍有較大的差距。并且，高低壓成套開關(guān)柜的內(nèi)部組成復(fù)雜，電氣設(shè)計所需考慮的細節(jié)多，可能由于局部設(shè)計不合理而影響整體裝置的正常運行，且生產(chǎn)模式的應(yīng)用水平有限，難以滿足高效率、大批量的生產(chǎn)要求?？傮w上，高低壓成套開關(guān)柜設(shè)計成果開始顯現(xiàn)，但仍有較大的進步空間，相關(guān)人員需持續(xù)探索。2高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計探析2.1一次元件的設(shè)計（1）母線的設(shè)計。母線是控制高低壓成套開關(guān)柜內(nèi)部部件的關(guān)鍵材料，在一次元件母線的設(shè)計中，有諸多因素均會干擾電流和電壓的設(shè)計，導(dǎo)致一次母線的設(shè)計成果較差。圖紙設(shè)計階段，設(shè)計人員常采用兩種方法，一是明確標(biāo)明一次元件內(nèi)部主線的各項限定電流和限定電壓；二是應(yīng)用相關(guān)技術(shù)手段直接檢測一次元件內(nèi)部母線的格式，根據(jù)實際使用客戶對高低壓成套開關(guān)柜的要求標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計。前述提及的兩種方法在實際應(yīng)用中具有可行性，具體采用何種設(shè)計方法需結(jié)合高低壓成套開關(guān)柜的使用需求和使用環(huán)境做合理的選擇。（2）互感器的設(shè)計。盲目增加互感器容量是高低壓成套開關(guān)柜設(shè)計中較為突出的問題，由于設(shè)計缺乏精準(zhǔn)性，導(dǎo)致實際制造成本偏多，資源浪費。微機保護功率相對較小，若設(shè)計人員對互感器內(nèi)部電流數(shù)據(jù)的掌握不全面，將導(dǎo)致設(shè)計缺乏精準(zhǔn)性，表現(xiàn)出設(shè)計鐵芯截面加大的情況，電流的通過率提高，建造成本攀升而性能并未得到充分的發(fā)揮。因此，妥善選擇電流互感器至關(guān)重要，但此方面的工作并非易事，需要設(shè)計人員做系統(tǒng)性的分析。通常，電容器內(nèi)部的回路電流為額定電流的1.3倍，而此電流關(guān)系往往被設(shè)計人員所忽略，導(dǎo)致適配的互感器在運行中存在過載的狀況。（3）真空斷路器的設(shè)計。真空斷路器設(shè)計的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)內(nèi)部的回路負荷，維持開關(guān)柜整體運行穩(wěn)定性。若電路系統(tǒng)發(fā)生異常狀況，真空斷路器將及時發(fā)揮出安全防護的作用，即在突發(fā)故障后隨即將電路系統(tǒng)中的電流切斷，以免由于某處故障向周邊蔓延而導(dǎo)致系統(tǒng)遭到大范圍的影響。在真空斷路器的設(shè)計中，必須保證真空斷路器的穩(wěn)定性和可靠性，發(fā)揮出其在高低壓成套開關(guān)柜中的安全防護作用。2.2二次元件的設(shè)計（1）控制回路的設(shè)計。高低壓成套開關(guān)柜的控制回路主要有合閘、跳閘、儲能三種形式。其中，合閘回路主要有手動及電動兩種方式，該種回路的優(yōu)勢在于可以雙向控制，為高低壓成套開關(guān)柜正常開展工作提供良好的保障；跳閘回路主要是在真空斷路器出現(xiàn)故障或線路出現(xiàn)問題的情況下開展工作，以跳閘的方式預(yù)防可能發(fā)生的各項危險；儲能電力可以為斷路器提供較為必要的電力能源，對控制整個回路系統(tǒng)具有重要意義。（2）面板的設(shè)計。開孔環(huán)節(jié)需著重檢查二次元件的布設(shè)位置，確保布設(shè)到位的元件不發(fā)生碰撞。其中，在面板上檢查二次元件尤為重要，需要由專業(yè)技術(shù)人員參與其中，及時監(jiān)測設(shè)備元件，在保證元件正常運行的同時提高面板的美觀度。儀表隔間面板的設(shè)計屬于重要方式，原因在于此方面的設(shè)計能夠給二次元件的檢測以及調(diào)控工作的開展打下堅實的基礎(chǔ)，提高開關(guān)柜的整體設(shè)計質(zhì)量。3高低壓成套開關(guān)柜智能化發(fā)展策略3.1智能檢測保護系統(tǒng)的設(shè)計常規(guī)的高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計方式滯后，缺乏智能化特色，針對系統(tǒng)的檢測保護存在及時性和全面性均不足的問題。由于檢測保護方面的缺失，高低壓成套開關(guān)柜的安全性大打折扣，開關(guān)柜的功能受限。因此，設(shè)計人員需認(rèn)識到高低壓成套開關(guān)柜電氣檢測保護方面的不足，注重前沿信息技術(shù)的合理應(yīng)用，打造一套適用于高低壓成套開關(guān)柜的智能檢測保護系統(tǒng)，用于及時監(jiān)測各裝置的運行狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷裝置是否存在異常，若有則調(diào)用預(yù)設(shè)程序，采取維修管理措施，力爭在最短的時間內(nèi)高效完成故障的處理工作，避免由于局部故障處理不及時而引發(fā)大范圍的不良影響。3.2注重生產(chǎn)材料的合理取用傳統(tǒng)設(shè)計階段應(yīng)用的生產(chǎn)材料在質(zhì)地方面普遍較硬，而耐用性較差、柔韌度過低的材料會直接影響到高低壓成套開關(guān)柜的運行效果。設(shè)計人員在選擇高低壓成套開關(guān)柜的材料時，需要保證材料性能的穩(wěn)定性，除了滿足當(dāng)前的使用需求外，還需適應(yīng)未來特定階段內(nèi)可能出現(xiàn)的工作環(huán)境。例如，對于質(zhì)地結(jié)構(gòu)較軟的材料的選擇，可將常溫軋制的熱軋板卷作為原材料，根據(jù)設(shè)計要求進行加工，得到合適尺寸的冷軋鋼板，再將其用于施工中。相較于傳統(tǒng)生產(chǎn)材料，此處所提的鋼板材料在柔軟程度方面具有突出的優(yōu)勢，基于此類材料制作成型的高低壓成套開關(guān)柜彈性表現(xiàn)較佳，日常使用中受損的概率較低，起到維持裝置正常運行、提升耐久性的效果。3.3提高對數(shù)據(jù)的監(jiān)測與處理能力高低壓成套開關(guān)柜的運行具有復(fù)雜性，傳統(tǒng)設(shè)計方式下缺乏對信息化技術(shù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)化的功能性有限，存在數(shù)據(jù)處理效率低、效果差等問題，數(shù)據(jù)對工作的指導(dǎo)作用未得到有效的發(fā)揮。為順應(yīng)行業(yè)發(fā)展，需要在高低壓成套開關(guān)柜設(shè)計中引入信息技術(shù)，依托信息技術(shù)的優(yōu)勢完成數(shù)據(jù)處理操作，從數(shù)據(jù)中剖析價值，一方面提高高低壓成套開關(guān)柜的運行水平，保證運行安全和功能的正常實現(xiàn)，另一方面以智能化的方式完成相關(guān)操作，減輕員工的工作壓力，減小主觀因素對工作效果的影響。例如，在數(shù)據(jù)檢測環(huán)節(jié)采用計算機技術(shù)，自動監(jiān)測高低壓成套開關(guān)柜的運行數(shù)據(jù)并進行計算，生成可反映高低壓成套開關(guān)柜真實運行狀況的記錄，根據(jù)計算結(jié)果對高低壓成套開關(guān)柜的異常之處進行優(yōu)化，使整體維持良好的運行狀態(tài)。并且，計算機技術(shù)的合理應(yīng)用還有利于保護高低壓成套開關(guān)柜，例如在計算機技術(shù)的支持下高效調(diào)節(jié)電氣量和高低壓度，保證參數(shù)的合理性，使高低壓成套開關(guān)柜平穩(wěn)運行。毋庸置疑的是，在高低壓成套開關(guān)柜的設(shè)計中應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)已經(jīng)成為主流的趨勢，且是高低壓成套開關(guān)柜朝著智能化方向發(fā)展的重要策略。3.4采用智能化模塊化的設(shè)計方法模塊化設(shè)計充分關(guān)注日常應(yīng)用需求和高低壓成套開關(guān)柜的性能特征，經(jīng)過深入設(shè)計后更加有效地使用。模塊化是高低壓成套開關(guān)柜智能化發(fā)展的重要策略，有利于改變原有的生產(chǎn)組織模式，在保證高低壓成套開關(guān)柜品質(zhì)的前提下提高生產(chǎn)效率、增強操作靈活性、降低成本。并且，模塊化的設(shè)計方式還具有優(yōu)化配置企業(yè)資源的特點，資源的利用價值得到充分的發(fā)揮，對提高智能化生產(chǎn)水平有重要作用。3.5加強電路的優(yōu)化設(shè)計電路系統(tǒng)是高低壓成套開關(guān)柜的重要組成部分，在智能化設(shè)計的思路下，也需注重電路的智能化設(shè)計。加強電路優(yōu)化設(shè)計，具體實施可以從負荷、輔助材料以及環(huán)境三方面著手：（1）確定負荷。明確負荷特點，考慮包含供電間距、容量、設(shè)施在內(nèi)的各項影響因素，經(jīng)過綜合性的分析后采取優(yōu)化設(shè)計措施。設(shè)計應(yīng)具有統(tǒng)籌兼顧的理念，例如電路負荷的設(shè)計需要考慮到設(shè)備運轉(zhuǎn)系數(shù)以及在不同季節(jié)的設(shè)備運行需求，以便建造成型的設(shè)備系統(tǒng)在不同的環(huán)境中均可穩(wěn)定運行。精準(zhǔn)識別對設(shè)備運行效率造成影響的因素，確定負荷量維護系統(tǒng)短路電流，做好源頭設(shè)計工作，以防設(shè)備在日常運行中發(fā)生異常。在保證單項參數(shù)的合理性和各項參數(shù)的協(xié)調(diào)性后，才能夠推動設(shè)備的高效運行，發(fā)揮出設(shè)備的性能優(yōu)勢，滿足不同用戶的使用需求。（2）輔助材料。輔助材料的應(yīng)用有利于提高高低壓成套開關(guān)柜的整體性能，排除對電纜、母排、殼體造成的不良影響。密切關(guān)注用戶的需求，以需求為導(dǎo)向進行方案的優(yōu)化設(shè)計，其中尤其需要關(guān)注的是用戶過載等特殊的使用工況，確保設(shè)備性能的可靠性。（3）環(huán)境優(yōu)化。除了高低壓成套開關(guān)柜內(nèi)部裝置的優(yōu)化設(shè)計外，外部環(huán)境也是設(shè)計中不容忽視的對象，設(shè)計人員需識別高低壓成套開關(guān)柜運行環(huán)境的特征，確定可能會對裝置正常運行造成影響的因素，以科學(xué)的設(shè)計方法主動規(guī)避環(huán)境因素對高低壓成套開關(guān)柜的不良影響，保證各類裝置的各項功能均可正常實現(xiàn)。4高低壓成套開關(guān)柜智能化的發(fā)展趨勢智能化是高低壓成套開關(guān)柜的重要發(fā)展方向，智能化水平的提高對保證高低壓成套開關(guān)柜的高效運行、減輕員工的勞動強度、創(chuàng)造可觀經(jīng)濟效益等均大有裨益。富有智能化特性的高低壓成套開關(guān)柜成為業(yè)內(nèi)人士乃至社會各界高度關(guān)注的對象，設(shè)計人員需要積極推進智能化的產(chǎn)品發(fā)展進程，憑借智能化的特性實現(xiàn)更多的功能，增強高低壓成套開關(guān)柜的穩(wěn)定性，擴寬適用范圍。專業(yè)化是高低壓成套開關(guān)柜智能化發(fā)展過程中需重點關(guān)注的對象，得益于高低壓成套開關(guān)柜智能化的發(fā)展策略，發(fā)揮出產(chǎn)品的性能優(yōu)勢，為相關(guān)行業(yè)專業(yè)水平的提高提供支持。高低壓成套開關(guān)柜的適用范圍廣，不同應(yīng)用場景對高低壓成套開關(guān)柜的功能要求不盡相同，因此在智能化的發(fā)展方向中，需要緊扣各領(lǐng)域?qū)Ω叩蛪撼商组_關(guān)柜所提出的要求，明確需要著重強調(diào)的功能，以智能化的手段彰顯出高低壓成套開關(guān)柜的功能特性，設(shè)計工作有的放矢，設(shè)計出的產(chǎn)品在特定的場景中具有良好的適用性。高低壓成套開關(guān)柜的智能化發(fā)展任重道遠，設(shè)計人員需要持續(xù)貫徹智能化的發(fā)展理念，積極引入前沿的智能化技術(shù)，逐步提高產(chǎn)品的智能化水平。5結(jié)語綜上所述，高低壓成套開關(guān)柜的設(shè)計要求高、細節(jié)多，設(shè)計人員需要認(rèn)清高低壓成套開關(guān)柜的設(shè)計現(xiàn)狀，明確設(shè)計中存在的不足，進而從材料選擇、結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化、前沿技術(shù)的配套等方面著手，多途徑全面提高高低壓成套開關(guān)柜的設(shè)計水平。智能化是高低壓成套開關(guān)柜的重要發(fā)展方向，設(shè)計人員需在此領(lǐng)域深入耕耘，以行業(yè)需求為導(dǎo)向，富有針對性地進行高低壓成套開關(guān)柜的智能化設(shè)計，保證設(shè)計品質(zhì)，促進高低壓成套開關(guān)柜的發(fā)展。Reference：[1]王小龍.探究當(dāng)前高低壓成套