高压开关柜制造过程中母线设计流程的改进

西电宝鸡电气有限公司　王云鹏



高压开关柜制造过程中母线设计流程的改进

西电宝鸡电气有限公司王云鹏

高压开关柜设备是输配电的核心设备，母线在高压开关柜的整个运行过程中起到至关重要的作用。通过改进母线设计流程可以减少开关柜产品的生产周期，提高产品的生产效率，加快交付用户产品的时间，从而提高企业的整体工作效率。

高压开关柜；母线设计；设计流程；制造周期

高压开关设备广泛应用于国家大型电力工程项目和石化、冶金、交通、煤炭项目的关键部分，是输配电的核心设备。高压开关柜母线在设备中起到汇集、分配和传送电能的作用，其制作是长期以来制约各高压开关柜生产企业的一个瓶颈环节，母线的设计、制作及其装配占到开关柜产品生产周期的1/5，并且因制作不准确而造成的现场安装困难和材料浪费严重影响生产企业的进一步发展。

一、开关柜生产流程

众多开关柜生产厂家发展至今已经形成一套成熟的生产流程，其中母线装配这一环节发生在一次部件装配完成后，待触头盒、互感器、接地开关、传感器等主要一次部件装配完成后才能进行母线的装配，母线是连接这些一次部件的组件。

二、母线的设计

1、影响母线设计因素

母线的设计及制作之所以成为开关柜生产的瓶颈环节是由于其作为一种造价较高的组件在设计过程中要求高准确性，母线在开关柜产品造价中约占10%到30%不等，要求设计及加工精度控制在1mm以内。误差过大的母线会导致母线与一次部件，母线与母线间的装配困难，甚至无法装配；母线搭接部分不稳固会导致导电回路电阻过大，带来局部升温过高等对电路运行不稳定的不良影响，严重时还会导致重大故障发生。影响母线设计的主要因素有：

第一、开关柜的方案及结构——不同的开关柜方案决定不同的母线连接方式，根据开关柜设计方案设计母线才能实现其功能。同时开关柜的结构也决定不同的母线长度和折弯尺寸，由于结构的不同会导致母线在柜内的相关尺寸变化。

第二、一次部件的安装尺寸——用户在选用一次部件时往往会指定不同厂家和不同型号的产品，这些一次部件有不同的安装尺寸和要求，必须针对每一批合同设计专门与其配套的母线。

第三、母线规格——母线的搭接有严格的执行标准，不同规格的母线具有不同的搭接方式和开孔尺寸要求。

2、母线设计流程

第一步、信息采集。母线的设计是根据不同合同下的产品技术要求来实现的，母线的相关信息大体可以从三个渠道获得：（1）从施工通知中获取相关信息。（2）从排列图中获取相关信息。（3）从开关柜结构技术通知中获取相关信息。

第二步、母线测量。在开关柜一次部件装配完毕后进行现场人工测量。

第三步、母线绘制。使用计算机辅助设计系统（如Auto CAD）完成母线绘制。在母线绘制过程中需要保证母线在连接各个一次部件时避让开关柜柜体任何部位、二次部件及低压线路、非同相的母线并留有足够的安全距离。

第四步、图纸输出。完成母线设计后还需附注相关工艺要求。最后将电子版图纸输出为母线施工图样，以安排加工制作，最终完成母线装配。

三、母线设计流程的改进

以上描述的传统设计模式适用于小批量、多品种的个性化定制型开关柜产品。但其自身具有一定的缺点：首先，现场人工测量的方法往往会因测量不准确导致图纸输入信息存在误差，导致母线设计出现误差，最终造成大量母线浪费和高额经济损失。其次，在完整的开关柜装配流程中，从柜体拼装到最终的检验完成因合同下开关柜数量及方案不同约耗时三至五天以上，而母线设计加工却占其中的一至两天，效率低下。

为提高产品质量，降低生产成本，加快生产效率，缩短交货周期，实现企业制造水平和管理水平的提高，提高企业的市场核心竞争力，母线设计流程的改进是必须要解决的。

母线设计流程的改进体现在将母线的设计提前至开关柜一次部件装配之前，并且省略了现场人工测量这一步骤，直接利用计算机辅助设计系统完成母线模拟设计。具体实现过程步骤如下：

1、开关柜框架模块的建立。根据开关柜设计方案及结构技术通知等文件在计算机中完成开关柜柜体结构零件模块建立，利用电子版开关柜结构零件图纸，将其转化为1:1比例的零件模块，并建立零部件图纸库。

2、一次部件和绝缘件模块的建立。根据一次部件和绝缘件外形尺寸及安装尺寸在计算机中完成模块建立，包括电流互感器、电压互感器、零序互感器、接地开关、隔离开关等。

3、模拟拼装。根据不同方案要求将建立完成的柜体零件模块和一次部件及绝缘件模块在计算机中完成模拟拼装，如：架空进线方案、馈线方案等。

4、母线设计。于完成模拟拼装的开关柜内进行母线的设计，接下来完成柜内母线图纸绘制。

四、两种不同设计流程的比较

1、缩短生产周期。传统模式下母线设计步骤在流程顺序上位于开关柜一次部件装配完毕后。而改进后的母线设计在顺序上与开关柜柜体拼装这一步骤是平行的，母线设计加工提前于一次部件装配，无须等待一次部件装配就能进行母线的设计，并且省略了现场测量这一步骤。

2、省略等待时间。母线设计及加工这一步骤需要1至2个工作日，在传统生产模式中，开关柜完成一次部件装配后需要等待母线的设计加工才能进行装配，这段时间内，其余工作基本处于停滞状态。改进后的母线设计流程解决了这个问题，将母线装配和一次部件装配融为一体，同一时间搭配进行。

3、降低生产成本。采用改进的母线设计流程后，缩短生产周期，缩小等待时间，采用计算机模拟设计较人工测量后再设计在准确度方面有很大提升，也减少了母线的浪费。模块化的零部件模拟拼装在开关柜实际装配前就能发现很多装配中可能遇到的问题。提前解决问题，减少了因设计失误带来的母线损失。从实行改进后的母线设计流程一年来的情况统计来看，由于母线设计失误造成的经济损失减少了至少5%以上。

五、母线设计流程改进过程中遇到的问题及解决办法

从提出母线设计流程改进构想到执行这一设计流程这段时间内，遇到不少影响母线设计的问题。一方面问题来自于开关柜柜体零件误差和装配误差，由于柜体零件加工过程中如冲孔、折弯时未按图纸加工，检验人员漏检，导致错误零件进入装配阶段，造成开关柜柜体结构零件与图纸不符；由于柜体装配工艺问题，造成柜体结构装配误差超差，导致模拟设计的母线无法正常装配。以上问题在通过加大零件制作检验力度和改进装配工艺都得到了较大程度的解决。另一方面问题则来自于一次部件实际尺寸与图纸不符，一次部件的外形尺寸及安装尺寸直接影响母线设计，但是由于实际到货一次部件相关尺寸与制造厂家在技术协议中附图的尺寸不同，或用户临时变更造成一次部件型号变化都造成了先前设计加工完毕的母线无法装配，近50%以上母线无法装配的情况是由于这一方面问题造成的。这需要通过加大入厂检验力度和调整母线加工制作的时间节点来应对。

六、结语与展望

母线设计流程的改进对于开关柜生产企业意义重大。通过改进母线的设计流程，企业所关心的产品质量、生产效率及生产成本都得到一定程度上的解决。在未来的工作中我们应该更多的关注母线设计过程中遇到的各种问题，及时找出解决办法，努力消除开关柜生产流程中的这一瓶颈现象，进一步提高产品质量，加快生产效率，减少生产成本，推动产品的工业化进程，充分响应集团“质量管理提升年”的号召，进而提高企业的市场核心竞争能力。

［1］焦亮.高压开关柜主母线计算机辅助设计系统的建立及系统集成［J］.电气传动自动化，2006，28（2）:56-58.