高低压成套开关柜电气设计及智能化发展分析

高低压成套开关柜电气设计及智能化发展分析

林炳枝

泰豪科技（深圳）电力技术有限公司   广东深圳518110

摘 要：在近些年我国的经济水平有了很大地提高，也促进了工业水平地提高，为了更好地保障工业生产过程的平稳运行，先进的电气设备以及相关技术在工业中得到了广泛应用。尤其在化工行业中，配电系统较为复杂，针对化工行业中使用的高低压成套开关柜也有一定要求，因此需要对高低压成套开关柜设备进行相关的分析，做到对其设计现状以及未来智能化发展方向的全面了解，从而更好的促进高低压成套开关柜电气设计水平的提高。

关键词：高低压；成套开关柜；电气设计；智能化

引 言

当前，我国经济取得了飞速的发展，在人们的生产和生活中相关电气设备的应用场景越来越多，而高低压成套开关柜作为电力设备中的典型代表，也得到了越来越广泛的应用，并实现了良好的发展。当前，高低压成套开关柜在人们的生活中呈现出日益良好的应用效益，用户对其要求也越来越高，这对于高低压成套开关柜电气设计者而言，既是机遇也是挑战，相关方面要针对高低压成套开关柜电气设计进行不断分析和研究，并使其向着智能化的发展方向，呈现出更加良好的应用效益。

一、高低压成套开关柜的主要特点

高低压成套开关柜是电力输配的重要设备，经常处于恶劣的环境条件下运行，温度是影响其内部各种元件性能和运行品质的主要因素，因此，如何实时监测电气元件的温度变化已然成为高低压成套开关柜电气设计的攻克难点，尤其是测温装置作为整个控制系统的核心装置，应加强对其技术应用的研究。目前，多数生产厂家主要采用非自主性技术，而在10kW的高压开关柜在线测温系统中，主要采用非接触式的测温技术，但是这些技术的应用效果不够理想，难以满足智能化发展的要求，一定程度上影响智能控制系统的故障报警等诸多方面的性能。因此，加强智能化技术的应用是必然选择，在保证电气元件安全、稳定运行的基础上，融入信息化技术，确保在复杂的运行环境下仍然可以精准的获取传输信号、数据等，以发挥高低压成套开关柜的作用，为生产活动的有序进行夯实基础。

二、开关柜电气设计现状分析

2.1高低压开关柜中一次元件的设计

首先是高低压开关柜的母线的设计，在高低压开关柜的电气设计过程中，母线的设计尤为重要。对于母线的设计过程中，关键是要做好对电压以及电流的限定控制，为了达到控制效果，在设计图纸上一般有两种方式，第一种是直接明确指定限流电流以及电压值，另一种是直接检测母线格式，与客户进行一定的交流与沟通，获取所需的额定值以及格式，并依据相关的协议对母线进行设计。当做好设计工作后，应对确定好的方案严格执行，从而保证母线有充足的电流、电压值以及格式裕度。

对于高低压开关柜中互感器的设计，应合理选择电流互感器的型号，避免出现选型失误的问题从而造成整体系统的故障，具体应做到如下几点，首先对于电流互感器的选择，为防止电流互感器选择过小而出现回路过载的问题，一定要注意到所标定的电流应为额定电流的1.3倍，尤其是当电容器中回路电流较小时，常常会对此问题忽视，导致系统稳定性不够。另外在设计二次绕组容量时应根据实际情况、实际需求，而不应该忽视实际情况，为了使二次绕组容量达到要求，使铁芯的截面过大，增加了制造成本。例如在微机保护中，不需要很大的电磁型保护功率，但仍会出现设计人员设计二次容量过大的问题。高低压开关柜中真空断路器的设计也应加以关注，由于在整套系统之中，断路器主要作为开关器件发挥着重要的作用，在高低压开关柜的正常运行的过程中，断路器负责接收断开回路的负荷电流，而当高低压开关柜的运行过程中出现问题时，断路器可以与继电保护装置协同合作，将回路中电流及时断开，避免更大的故障的出现，从而实现了控制电气回路的作用。

2.2高低压开关柜中二次元件的设计

在高低压开关柜中，通过对仪表隔间的面板的使用，可以对设备进行监督、检测以及调试，以此，应根据当前的安装条件以及相关要求进行设计，设计过程中在保证设备可以稳定安全运行的基础上，还应注意对外观的注意，使其具备一定的美感性。

在高低压开关柜中，常见的主要有三种控制回路，分别使合闸、储能以及跳闸回路，而其余的回路都包括在其中，因此，应注意对上述三种回路的设计。在对储能回路设计时，应重点关注当与断路器合闸时能不能符合所需的电力能源。而对于合闸回路的设计中应注意，合闸的方式不仅限于手动进行，还应保证其可以使用电动的方式。跳闸回路主要注意当断路器发生故障时，跳闸回路可以预防合闸情况，并能通过对其他相关跳闸方式的利用，达到预防跳闸的目的。

三、高低压成套开关柜电气设计智能化发展方向

3.1 朝向数据化功能发展

传统的高低压成套开关柜设计过程中缺乏信息化技术的应用，导致数据化的功能性不强或缺失，使这一设备的工作运行数据处理不够灵活，为了改善这一问题，设计人员要紧跟科技时代的发展潮流，实现信息技术与高低压成套开关柜设计的整合和应用，注重增加数据处理功能，从而增强设备的数据化功能，这就要求设计人员站在长远发展的角度，根据设备的实际用途做好数据化功能的设计和发展准备，从而推进其朝向智能化的方向发展。

比如，在高低压成套开关柜的数据检测环节融入计算机技术，借助计算机的优异的数据处理功能完成对其运行数据的监测、计算，以这些运行数据测量和计算结果为科学依据，做好高低压成套开关柜的运行记录，有效提升数据分析和处理效率。与此同时，通过完整、高效的计算机技术，对高低压成套开关柜采取一定的保护措施，通过适当调节其电气量和高低压度，保证其整体运行效果。由此可见，将现代化信息技术融入到高低压成套开关柜中，能够增强设备的数据化功能，也是推动其朝向智能化发展的重要要求。

3.2妥善调节生产材料结构

从高低压成套开关柜电气设计的发展历程来看，传统设计阶段应用的生产材料在质地方面普遍较硬，而耐用性较差、柔韧度过低的材料会直接影响到高低压成套开关柜的运行效果。因此，相关设计人员在确定高低压成套开关柜材料选择期间，应该适当匹配较为适用的材料投入生产，让其在未来发展阶段可以快速适应各种环境的需求。例如，在筛选符合高低压成套开关柜使用需求，并且质地结构较软的生产材料结构时，可以适当选取在常温下轧制而成以热轧板卷为原料的冷轧钢板投入生产，该类钢板材料结构在柔软程度方面要优于传统生产材料结构，可以让制作出来的高低压成套开关柜具备弹性，达到降低损坏概率、提高实际使用性能的目的。

此外，在调节高低压成套开关柜材料时，还应该适当加强对材料综合品质的重视程度，选择效率高、产量大、品质优、口碑好的生产商家进行合作，保障调节过后高低压成套开关柜的各项材料符合标准，为开关柜向更为智能化的发展目标奠定良好基础。

3.3加强电路优化设计

对于高低压成套开关柜而言，电路系统是不可或缺的组成部分，为了推动其智能化程度的提升，需要加强电路优化设计，具体实施可以从负荷、辅助材料以及环境这三方面入手：（1）确定负荷。进行高低压成套开关电路优化设计前，应明确负荷的特点及属性，综合考虑可能存在的影响因素，其中供电间距、容量、设施、排步等都是重点考虑要素，从而提高开关设备功率。实际设计过程中，电路负荷要与设备运转系数、季节性运转系统的需求保持一致性，以满足设备系统的运行需求。另外，要对设备运行效率的影响因素进行综合性分析及研究，获取准确的负荷量维护系统短路电流，避免在运行过程中产生不必要的问题，充分突显线路的运行价值和整体品质。只有保证系统各项参数设定的合理性，才能满足不同用户的使用需求，为获得更多的经济收益做好铺垫；（2）辅助材料。电路优化设计时需要充分考虑辅助材料，以排除对电缆、母排、壳体的影响，同时要充分考虑不同用户的使用需求，确保方案布设的合理性，尤其是重点考虑用户过载等情况，避免影响设备整体的使用性能，降低运行成本的投入；（3）环境优化，外部环境因素是设备运行质量的重要层面，设计人员应结合自身丰富的实践经验，借鉴更多优秀的设计经验，将各类环境因素考虑在内，最大程度地降低环境因素的影响，以此提升高低压成套开关柜的整体品质。

3.4加强智能检测保护系统

现阶段，我国较为传统的高低压成套开关柜在电气设计阶段缺乏对智能化测试保护系统的重视程度，技术层面的深入研究也较为落后，这会直接导致高低压成套开关柜在实际开展工作期间，缺失对自身系统的保护性能，只有适当强化智能监测系统的保护职能，才可以达到持续使用的目的。因此，相关设计人员在开展研究期间要适当结合当代较为先进的技术处理手段，深化智能检测保护系统的整体功能性，为高低压成套开关柜智能化发展奠定良好基础。

较为先进的智能检测保护系统可以及时对高低压成套开关柜的整体运行状态进行监测，并将监测到的数据信息合理分析，得到较为准确的信息后，智能检测保护系统可以技术对开关柜内部的运行程序进行维护管理，达到保障稳定运行、安全使用的目的。此外，建立专业技术良好、工作效率较高的维护团队，是促进智能化发展的基础前提。智能检测保护系统虽然可以对运行阶段的各项程序进行监测，但一旦该系统运行自身出现问题，则需要相关技术团队及时对保护系统进行维护，辅助高低压成套开关柜可持续开展工作。

四、结束语

综上所述，我国高低压成套开关柜生产研发起步晚，相较于欧美和日本等发达国家存在一定的差距，但是近年来我国在智能化研究和发展上展现出了非常迅猛的态势，将计算机技术与开关柜有机研发融合，使开关柜向着智能化方向发展。从目前国内高低压成套开关柜的发展现状来看，智能化将会围绕着电路结构数字化发展，产品结构模块化发展、产品体积微型化发展和控制保护智能化发展进行，使其能够适应电力工程的现代化发展要求，提供更好的使用性能。

参考文献

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