低压成套开关设备未来发展趋势探究

摘 要 随着我国电力工业的快速发展，作为电力建设的重要设备，低压成套开关设备需求量越来越大，同时也对其质量和性能提出了更高的要求，其技术改进继续朝着小型化、模块化、标准化、高可靠性、高安全性、绿色化、智能化等方向发展。

关键词 低压成套开关设备;发展趋势;技术改进方向

Future development trend of low-voltage switchgear

Xie Jing

Nanjing Daquan Electric Co. ， Ltd.Jiang su，nanjing 211100，China

Abstract With the rapid development of Chinas power industry， as an important equipment for power construction， the demand for low-voltage switchgear is increasing， and it also puts higher demands on its quality and performance. The technical improvement continues to be miniaturized，modular， standardized， high reliability， high security， green， intelligent and other directions.

Keywords Low-voltage switchgear;Development trend;Technical improvement direction

随着我国改革开放的不断深化和国民经济的飞速发展，各行各业对供配电设备的需求越来越迫切，我国低压配电已进入高速发展阶段。低压配电作为项目的能源与动力控制中心，为保障系统的正常运行，国内各行各业对供配电设备的要求越来越高，很多重点项目对供配电的质量和性能提出了更高的要求[1]。综合对低压成套开关设备传统方面与行业发展新趋势下的情况进行分析，低压成套开关产品技术创新与技术改进主要朝以下几个方向发展：

1小型化

小型化一直是低压开关柜设计的重点方向之一，由于土地资源的紧缺，考虑到节约成本的问题，低压开关柜内部结构紧凑化、整体产品小型化一直作为产品设计的基础之一。在低压开关柜的产品设计中，主要通过内部结构的合理优化来实现，如母排与绝缘固定装置，即母排夹等装置之间的配合使用，使得柜体内母排分布实现最大的空间利用率。比如施耐德的Okken柜型，其单元抽屉回路的高度仅需100mm高;西门子的SIVACON S8柜型，其框架断路器进线柜柜宽最小可做到400mm宽。

2模块化与标准化

低压开关柜的产品结构设计，多数与用户的具体要求相关性较大，根据用户的不同安装需求，對产品的结构进行调整的情况较多，这就带来了设计与生产成本的提高，即针对每一客户需求均需单独进行设计和生产，不利于产品的大批量产业化生产。因此，在产品设计过程中，追求模块化设计，即采用机械接口、可积木式安装的结构设计，通过各个零部件的组装而实现不同的客户需求，实现较强的通用性，而在生产制造过程中，仅需设计与生产各个模块化组合件，可实现批量化生产，减小成本。在具体产品设计过程中，模块化的设计主要体现在产品整体结构的模块化，由固定柜向抽屉柜设计的转移即为此类设计思路，另外，还体现在各个组成结构的模块化设计，如柜体安装孔的模块化与标准化设计等。如施耐德Okken柜型，跟传统整柜宽度不同，其框架由主柜和辅柜组成。主柜宽度450/650mm;辅柜宽度350/450mm，与主柜组合，满足各种组柜、进出线方案需求。同时，主母排采用唯一规格10*40mm，电流通过片数增加而增加，实现标准化、模块化[2]。

3高可靠性

低压开关柜作为配电网络中最靠近用户层的层级，与用户的用电过程息息相关，若该阶段出现安全问题，不仅会造成停电等影响实际使用对情况，更严重的是会引起安全事故，造成人员伤亡，因此，低压开关柜的可靠性设计一直是低压开关柜产品设计的重中之重。在该方面，低压开关柜的柜体强度一直是产品设计的重点，如何使柜体的机械强度能够达到防爆抗震的水平，是柜体可靠性的研究重点，此外，针对不同的使用环境，不同的可靠性设计也不容忽视，如为了适应在潮湿环境下的使用，而开展防潮结构设计等，或以镀漆等表面处理方式来实现防腐作用等。国内很多重点工程项目，对低压柜要求具备抗震八级以上。另外，国外的KEMA认证，是公认最严苛的试验认证，目前国内通过该认证的低压柜厂家还不多[3]。

4高安全性

在使用过程中，由于在很多情况下，使用者并非本技术领域的专家，因此，有可能发生因操作不当而造成的安全事故，因此，在产品设计中，要针对以上情况实现相应的操作使用防护设计。再次，为了降低电弧干扰，在低压开关柜内部进行绝缘隔离设计，最大限度地降低电弧故障影响。此外，还需注意抗动热稳定性，在大电流的工作环境下，柜体应具备应对短路电流的能力，在国家发布的《中国制造2015》重点领域技术路线图中，要求框架断路器短时耐受电流达到150KA[4]。因此，要充分考虑对主母排固定结构的可靠性设计。最后，随着智能化设计的发展，国外许多国际领先公司已开展了以工业网络来实现设备工作状态的实时监控、诊断和预警工作，致力于实现故障发生前的识别与应急操作，最大限度地避免事故的发生[5]。

5绿色化

低压配电柜产品的绿色化主要体现在产品材料的选用上以及制造过程和使用过程不污染环境，符合环保指令。随着我国针对节能减排低碳环保概念的不断推广，低压开关柜行业响应国家号召，积极引入新材料，如采用新型塑胶材料，在实现绝缘功效的同时实现了环境保护。

6加工工艺的提升

低压开关柜的生产过程中，提升加工工艺水平，能够有效节约加工成本，国内各大企业引进国外先进的柔性生产线、数控钣金建工设备等，提升生产加工工艺的技术水平，以技术的提升来降低产品生产成本。此外，对产品结构本身进行改进，也会很大程度上节约加工成本，如母排的异型设计、无螺母连接设计等结构改进。现在国内外越来越多的低压柜产品采用铜排无孔搭接，如Modan 6000柜型C型主母排与T型螺栓实现纵向无孔搭接，Blokset柜型采用水平鱼形排实现横向无孔搭接。

7智能化

随着工业4.0和工业互联网的概念的推进，低压开关柜也逐步进入了智能化发展阶段。低压开关柜的智能化发展即将通信、电子、计算机等新兴技术引入低压开关柜产品设计中，实现对产品运行状态的实时监控，并通过现场总线与以太网发送至上一級监控或调度系统，监控或调度系统通过各类大数据分析算法对反馈数据进行分析，诊断出设备运行状态，根据运行状态发出各类控制信号，实现对设备的遥测、遥信、遥控和遥调功能。在该技术方面，主要的研发重点一方面在于信号检测，即数字采集技术、传感技术等，另一方面，在于通信技术，即工业以太网与总线技术在具体设备运行中的应用，主要需克服设备与上层服务器双向通信、设备内部各模块间通信过程中信号互扰的问题。此外，由于低压开关柜属于供电网络的终端层，直接与用户对接，因此，通过对低压开关柜设备运行状态的监控，可实现对用户用电量的监控，即可用据此分析用电单位，如楼宇、工厂的整体用电情况，从而实现智能化的供电控制，达到节约电能的作用。

参考文献

[1] 魏勇.关于高、低压成套开关设备的现状及未来发展趋势[N].安徽经济报，2017，3（5）.

[2] 马光亮，黄学亮.探讨低压成套开关设备的智能化走势[J].江西建材，2014（21）：213.

[3] 陈卢明.高低压成套电气设备的发展趋势分析[J].山东工业技术，2018（22）：149.

[4] 刘万庭.智能低压配电系统发展现状与趋势分析[J].通讯世界，2018（9）：160-161.

[5] 陈功府.浅析低压开关柜的发展趋势与改进思路[J].科技与创新，2016（12）：52-54.

作者简介

谢静（1984-），女，江苏扬中人;毕业院校：徐州师范大学，专业：电器工程及其自动化，学历：本科;现就职单位：南京大全电气有限公司，研究方向：智能化低压配电。