高低压开关柜的智能制造技术

高低压开关柜的智能制造技术

曹孙玉

中环能江苏电力工程有限公司    江苏扬州  225009

摘要：电力事业稳步发展的过程中，高低压开关柜的应用范围逐步扩大，如在发电厂、变电站等，都有高压开关柜的身影。由于高低压开关柜的重要性，为保障其性能可达到相应的标准与要求，需确保其设计与制造技术，提升性能、保障功能。传统的制造工艺在当下暴露了许多问题，智能技术的制造优势日渐凸显，出现了一些智能制造技术支持下的高低压开关柜。基于此，本文重点分析了高低压开关柜中的智能制造技术应用，有利于提升高低压开关柜的应用价值。

关键词：高低压开关柜；智能制造技术；应用

当前的电力工程领域，人们对电力供应、配送的安全性、稳定性提出了越来越高的要求，各种电力元器件或者零部件、设备设施都应符合行业规范。高低压开关柜在电力系统中的作用突出，由于经常被应用在复杂且恶劣的环境中，传统工艺下所制造的高低压开关柜，性能不稳，功能不全，无法满足实际需求。在信息时代下日渐出现了智能制造技术，高低压开关柜制造中的智能制造技术应用，制造出的产品质量高、功能全，更可满足需求，未来的高低压开关柜制造领域，智能制造技术的发展潜力巨大。

1.高低压开关柜的主要特点

电力工程领域涉及了很多的电力设备与设施，其中，高低压开关柜是必不可少的配置，通过高低压开关柜，可保障电力的稳定、高效传输。高低压开关柜为用电设备，外线先进入柜内的主控开关，再进入分控开关，各分路结合实际需求进行对应的设置，以保障电力的稳定供应。供电局或者变电所等都配备的是高压柜，经由变压器的使用，降压到低压柜，低压柜再到各个配电箱中，里面实际上是一些开关断路器之类保护器在遵循相应规定下组装形成的一体化电气设备。但高低压开关柜的使用环境不定，经常处于恶劣的环境中，其运行效果与温度等有着直接的关系，当前的条件下，为使高低压开关柜能在使用中自动监测温度变化，需注重制造中的工艺与技术创新，利用智能制造技术，构建智能化测温体系[1]。现阶段的市场上，很多从事高低压开关柜的生产厂商，都引入了非自主性技术，一些采用的是非接触式测温技术，高低压开关柜实现了一定的智能化生产，但其生产水平还相对偏低，未来还需加强对智能制造技术的研究与应用，发挥智能技术的优势，在保障生产效率的同时完善高低压开关柜的智能化功能。

2.高低压开关柜的结构形式与连接工艺

2.1结构形式

高低压开关柜的制造难度系数较高，就现阶段市场上的高低压开关柜情况，在柜体结构上有所差异，包含有固定式与移开式两种，前者在工矿企业的变、配电站等电气场所中比较常用，在此结构下，柜内的全部部件均由电气与机械连接，形成了统一整体，每一个部件都有其固定的位置，不能移动，一旦在使用的过程中某一个或者某几个部件出现了异常，可将柜体拆开进行故障的排查与处理；移开式高低压开关柜在一些时候被称为抽出式，为拼接形成，各个部件只有定位精准，才可确保每个移动部位的接合效果，这种类型的高低压开关柜，对设备的加工精度要求非常高，只有达到了精度标准与要求，后续各个元件才可根据需求灵活调整[2]。

2.2连接工艺

高低压开关柜中，接线工艺尤为重要，就当下市场上的工艺技术发展情况，装配式、焊接式与组合式工艺比较常用。高低压开关柜中的焊接式工艺，技术先进，从结构构成来看，不同的元件之间，只要存在连接关系，相互之间就会有焊接位置。焊接式工艺的应用，可提高不同部件之间的连接牢固性，且操作相对简单，但由于柜体中部分元件的质量不佳、精度不高，在焊接时可能会发生元件变形的问题，一旦在焊接过程中存在工艺应用不当或者操作不规范的情况，都会影响到高低压开关柜的正常运行[3]。装配式连接工艺下，可根据对每个部件结构的分析，通过连接达到固定位置，连接形状没有过多限制，保障了人体工学与适应性，通过结构部件的具体特征，规范调整，保障设计的标准化，但装配式连接也存在一定的不足，就是其连接效果不佳。组合式连接下，有的部位为装配式，有的部位为焊接式。

3.高低压开关柜智能制造技术

3.1制造流程

电力工程领域的高低压开关柜是一个必要的配置，设备内部的构成复杂，由于在不同的场合对高低压开关柜有不同的使用需求，在制造中多以用户定制、小批量订单生产为主。市场上虽然有许多厂家都承接高低压开关柜的生产任务，但每个厂家的业务有所区别，所生产出来的产品在性能、功能方面也有差异，但总体流程高度相似。以发电厂或者变电站的高低压开关柜为例，在生产制造中的技术要求较高，应用智能制造技术可提升生产效率、保障加工精度。智能化制造下，由用户提出需求，在此过程中确定高低压开关柜的电压与保护等级；生产企业接收了用户需求后，设计电气图，利用专门的软件实施仿真试验与模拟；设计院对设计的可行性加以评估与分析，当价格处于用户可接受范围时，拟定生产计划；根据电气原理图、柜体结构，确定生产图纸、工艺流程卡、采购清单，最终确定采购、加工与装配计划；按设计图纸完成加工、装配，开展检验。

3.2智能制造框架模型

信息时代到来后，市场上的一些生产厂家为适应信息化要求，逐步引入了智能技术，智能制造模式的框架模型如图1所示，在此模型中，包含有车间制造执行系统（MES）、智能物流系统、仓库管理系统（WMS）、企业资源计划管理系统（ERP）、产品与工艺设计系统、虚拟仿真试验系统、信息物联等构成部分，整个的制造加工过程中，系统集成性明显。由产品与工艺设计子系统负责产品的总体设计与细节研发，虚拟仿真试验系统负责试验仿真与模拟，检验评估；车间制造执行系统在RFID技术辅助下，负责对物流或者设备的状态加以检测，由智能物流系统将产品或者物料运输到指定位置，在特定的生产线与智能化设备辅助下，开展产品的加工与装配；仓库管理系统对制造生产过程中的全部物料、产品实施分类、规范故那里；ERP负责财务、经营、供应链与业务的一体化管理，以优化制造流程，确保各项制造流程的有序推进[4]。

图1高低压开关柜智能制造框架模型

3.3智能制造改造关键

3.3.1改革开关柜内部结构

为实现高低压开关柜的智能制造，需重视对开关柜内部结构的改造，就行业发展的总体情况来看，关于高低压开关柜的制造，有严格的技术规定，但由于每个用户都有各自的需求，生产厂家在制造时的标准各异，因此，柜体内部结构的电气元件安装方面，多以人工作业为主。通过柜体内部结构的改造，可逐步用智能化取代人工作业，形成智能化装配模式。

3.3.2创新电气元件设计

高低压开关柜的智能制造模式下，关键要进行信息的采集，只有保障了信息的完整性、准确性，才能实现对这些信息的利用，保障制造质量[5]。现阶段的市场上，一次与二次元件在持续改进，部分数据达到了智能化采集与检测的目标，但与真正意义上的智能化制造还有差距，未来需从电气元件的设计创新出发。

3.3.3智能化设备研发

国内关于高低压开关柜的制造，虽引入了智能制造理念与技术，但真正的智能化目标尚未达成，主要为半自动化、智能化，未来还需加大智能化设备的研发，以利用智能化设备来实现相应的生产与制造，取代人工作业。

结束语：

高低压开关柜在电力工程、电气系统中的作用巨大，随着当前的社会经济领域对高低压开关柜使用需求的增多，应重视高低压开关柜的制造改进，加大智能制造技术的使用，提升制造的智能化水平。

参考文献：

[1]李晓强.煤矿井下高低压开关无线测温系统的研究与应用[J].能源技术与管理,2020,45(2):3.

[2]宾进宽,杨蒙宾,周旭.智能低压开关柜的设计[J].通信电源技术,2020,37(11):4.

[3]周文,高维鑫,刘海波.基于专家系统的MNS型低压抽屉式开关柜智能监控系统的设计研究[J].电力学报,2021,36(4):7.

[4]王建新,李铁军,朱军,等.低压开关柜运行在线监测和诊断系统设计[J].电气工程学报,2021,16(4):7.

[5]宗岩.智能化中压开关柜主要技术探讨[J].决策探索(中),2020,648(04):67.