高低压成套开关柜电气设计现状及智能化发展方向

高低压成套开关柜电气设计现状及智能化发展方向

Summary：高低压成套开关柜是电力输配电系统中不可或缺的一部分，具有控制、保护、测量、转换等功能，设备的运行状态对所处的电力输配电系统整体运行效果有明显的影响。本着促进高低压成套开关柜发展的目的，文章首先探讨设计现状，明确设计中存在的问题，再提出智能化的发展方案，阐述在智能化实现路径中需要落实的几项措施，以期起到抛砖引玉的作用。Keys：高低压；成套开关柜；设计现状；智能化随着社会经济的发展和居民生活水平的提高，各界对高低压成套开关柜的性能提出更高的要求，借助质量可靠的高低压成套开关柜提高电气发展水平尤为重要。智能化是高低压成套开关柜的重要发展方向，需要理清发展的思路以及实现智能化发展目标的具体策略，为此下文做具体分析。1.高低压成套开关柜电气设计现状分析高低压成套开关柜的外线先进入柜内，由主控开关调控整体运行状态，细分为多路以便由分控加以控制，部分场景下于开关柜内设置低周减载装置和高压母线。即便高低压成套开关柜的应用效果良好，但我国在此领域的起步时间较短，电气设计方面仍存在不足，诸如开关柜占用面积大、生产效率低、智能化水平有限等问题较为普遍，仍有较大的探索空间。随着信息技术的持续发展，智能化开关柜配套技术的应用水平较低时，将抑制高低压成套开关柜的性能，从用户的角度来看使用体验感较差。高低压成套开关柜对空间的需求较大，精简占地空间的优势不足，相比于国外的装置精简化设计而言仍有较大的差距。并且，高低压成套开关柜的内部组成复杂，电气设计所需考虑的细节多，可能由于局部设计不合理而影响整体装置的正常运行，且生产模式的应用水平有限，难以满足高效率、大批量的生产要求。总体上，高低压成套开关柜设计成果开始显现，但仍有较大的进步空间，相关人员需持续探索。2高低压成套开关柜电气设计探析2.1一次元件的设计（1）母线的设计。母线是控制高低压成套开关柜内部部件的关键材料，在一次元件母线的设计中，有诸多因素均会干扰电流和电压的设计，导致一次母线的设计成果较差。图纸设计阶段，设计人员常采用两种方法，一是明确标明一次元件内部主线的各项限定电流和限定电压；二是应用相关技术手段直接检测一次元件内部母线的格式，根据实际使用客户对高低压成套开关柜的要求标准进行设计。前述提及的两种方法在实际应用中具有可行性，具体采用何种设计方法需结合高低压成套开关柜的使用需求和使用环境做合理的选择。（2）互感器的设计。盲目增加互感器容量是高低压成套开关柜设计中较为突出的问题，由于设计缺乏精准性，导致实际制造成本偏多，资源浪费。微机保护功率相对较小，若设计人员对互感器内部电流数据的掌握不全面，将导致设计缺乏精准性，表现出设计铁芯截面加大的情况，电流的通过率提高，建造成本攀升而性能并未得到充分的发挥。因此，妥善选择电流互感器至关重要，但此方面的工作并非易事，需要设计人员做系统性的分析。通常，电容器内部的回路电流为额定电流的1.3倍，而此电流关系往往被设计人员所忽略，导致适配的互感器在运行中存在过载的状况。（3）真空断路器的设计。真空断路器设计的关键在于控制系统内部的回路负荷，维持开关柜整体运行稳定性。若电路系统发生异常状况，真空断路器将及时发挥出安全防护的作用，即在突发故障后随即将电路系统中的电流切断，以免由于某处故障向周边蔓延而导致系统遭到大范围的影响。在真空断路器的设计中，必须保证真空断路器的稳定性和可靠性，发挥出其在高低压成套开关柜中的安全防护作用。2.2二次元件的设计（1）控制回路的设计。高低压成套开关柜的控制回路主要有合闸、跳闸、储能三种形式。其中，合闸回路主要有手动及电动两种方式，该种回路的优势在于可以双向控制，为高低压成套开关柜正常开展工作提供良好的保障；跳闸回路主要是在真空断路器出现故障或线路出现问题的情况下开展工作，以跳闸的方式预防可能发生的各项危险；储能电力可以为断路器提供较为必要的电力能源，对控制整个回路系统具有重要意义。（2）面板的设计。开孔环节需着重检查二次元件的布设位置，确保布设到位的元件不发生碰撞。其中，在面板上检查二次元件尤为重要，需要由专业技术人员参与其中，及时监测设备元件，在保证元件正常运行的同时提高面板的美观度。仪表隔间面板的设计属于重要方式，原因在于此方面的设计能够给二次元件的检测以及调控工作的开展打下坚实的基础，提高开关柜的整体设计质量。3高低压成套开关柜智能化发展策略3.1智能检测保护系统的设计常规的高低压成套开关柜电气设计方式滞后，缺乏智能化特色，针对系统的检测保护存在及时性和全面性均不足的问题。由于检测保护方面的缺失，高低压成套开关柜的安全性大打折扣，开关柜的功能受限。因此，设计人员需认识到高低压成套开关柜电气检测保护方面的不足，注重前沿信息技术的合理应用，打造一套适用于高低压成套开关柜的智能检测保护系统，用于及时监测各装置的运行状态，根据监测数据判断装置是否存在异常，若有则调用预设程序，采取维修管理措施，力争在最短的时间内高效完成故障的处理工作，避免由于局部故障处理不及时而引发大范围的不良影响。3.2注重生产材料的合理取用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。设计人员在选择高低压成套开关柜的材料时，需要保证材料性能的稳定性，除了满足当前的使用需求外，还需适应未来特定阶段内可能出现的工作环境。例如，对于质地结构较软的材料的选择，可将常温轧制的热轧板卷作为原材料，根据设计要求进行加工，得到合适尺寸的冷轧钢板，再将其用于施工中。相较于传统生产材料，此处所提的钢板材料在柔软程度方面具有突出的优势，基于此类材料制作成型的高低压成套开关柜弹性表现较佳，日常使用中受损的概率较低，起到维持装置正常运行、提升耐久性的效果。3.3提高对数据的监测与处理能力高低压成套开关柜的运行具有复杂性，传统设计方式下缺乏对信息化技术的应用，数据化的功能性有限，存在数据处理效率低、效果差等问题，数据对工作的指导作用未得到有效的发挥。为顺应行业发展，需要在高低压成套开关柜设计中引入信息技术，依托信息技术的优势完成数据处理操作，从数据中剖析价值，一方面提高高低压成套开关柜的运行水平，保证运行安全和功能的正常实现，另一方面以智能化的方式完成相关操作，减轻员工的工作压力，减小主观因素对工作效果的影响。例如，在数据检测环节采用计算机技术，自动监测高低压成套开关柜的运行数据并进行计算，生成可反映高低压成套开关柜真实运行状况的记录，根据计算结果对高低压成套开关柜的异常之处进行优化，使整体维持良好的运行状态。并且，计算机技术的合理应用还有利于保护高低压成套开关柜，例如在计算机技术的支持下高效调节电气量和高低压度，保证参数的合理性，使高低压成套开关柜平稳运行。毋庸置疑的是，在高低压成套开关柜的设计中应用现代化技术已经成为主流的趋势，且是高低压成套开关柜朝着智能化方向发展的重要策略。3.4采用智能化模块化的设计方法模块化设计充分关注日常应用需求和高低压成套开关柜的性能特征，经过深入设计后更加有效地使用。模块化是高低压成套开关柜智能化发展的重要策略，有利于改变原有的生产组织模式，在保证高低压成套开关柜品质的前提下提高生产效率、增强操作灵活性、降低成本。并且，模块化的设计方式还具有优化配置企业资源的特点，资源的利用价值得到充分的发挥，对提高智能化生产水平有重要作用。3.5加强电路的优化设计电路系统是高低压成套开关柜的重要组成部分，在智能化设计的思路下，也需注重电路的智能化设计。加强电路优化设计，具体实施可以从负荷、辅助材料以及环境三方面着手：（1）确定负荷。明确负荷特点，考虑包含供电间距、容量、设施在内的各项影响因素，经过综合性的分析后采取优化设计措施。设计应具有统筹兼顾的理念，例如电路负荷的设计需要考虑到设备运转系数以及在不同季节的设备运行需求，以便建造成型的设备系统在不同的环境中均可稳定运行。精准识别对设备运行效率造成影响的因素，确定负荷量维护系统短路电流，做好源头设计工作，以防设备在日常运行中发生异常。在保证单项参数的合理性和各项参数的协调性后，才能够推动设备的高效运行，发挥出设备的性能优势，满足不同用户的使用需求。（2）辅助材料。辅助材料的应用有利于提高高低压成套开关柜的整体性能，排除对电缆、母排、壳体造成的不良影响。密切关注用户的需求，以需求为导向进行方案的优化设计，其中尤其需要关注的是用户过载等特殊的使用工况，确保设备性能的可靠性。（3）环境优化。除了高低压成套开关柜内部装置的优化设计外，外部环境也是设计中不容忽视的对象，设计人员需识别高低压成套开关柜运行环境的特征，确定可能会对装置正常运行造成影响的因素，以科学的设计方法主动规避环境因素对高低压成套开关柜的不良影响，保证各类装置的各项功能均可正常实现。4高低压成套开关柜智能化的发展趋势智能化是高低压成套开关柜的重要发展方向，智能化水平的提高对保证高低压成套开关柜的高效运行、减轻员工的劳动强度、创造可观经济效益等均大有裨益。富有智能化特性的高低压成套开关柜成为业内人士乃至社会各界高度关注的对象，设计人员需要积极推进智能化的产品发展进程，凭借智能化的特性实现更多的功能，增强高低压成套开关柜的稳定性，扩宽适用范围。专业化是高低压成套开关柜智能化发展过程中需重点关注的对象，得益于高低压成套开关柜智能化的发展策略，发挥出产品的性能优势，为相关行业专业水平的提高提供支持。高低压成套开关柜的适用范围广，不同应用场景对高低压成套开关柜的功能要求不尽相同，因此在智能化的发展方向中，需要紧扣各领域对高低压成套开关柜所提出的要求，明确需要着重强调的功能，以智能化的手段彰显出高低压成套开关柜的功能特性，设计工作有的放矢，设计出的产品在特定的场景中具有良好的适用性。高低压成套开关柜的智能化发展任重道远，设计人员需要持续贯彻智能化的发展理念，积极引入前沿的智能化技术，逐步提高产品的智能化水平。5结语综上所述，高低压成套开关柜的设计要求高、细节多，设计人员需要认清高低压成套开关柜的设计现状，明确设计中存在的不足，进而从材料选择、结构形式优化、前沿技术的配套等方面着手，多途径全面提高高低压成套开关柜的设计水平。智能化是高低压成套开关柜的重要发展方向，设计人员需在此领域深入耕耘，以行业需求为导向，富有针对性地进行高低压成套开关柜的智能化设计，保证设计品质，促进高低压成套开关柜的发展。Reference：[1]王小龙.探究当前高低压成套