浅谈配电柜结构设计中的性能与质量

0.       引言

配电柜作为电能分配的重要部分，在现代电网建设和工程建设中，起到非常重要的作用，如何提高配电柜的性能，适应社会发展的需要也成为配电柜发展变革的必然趋势，作为配电柜的柜体是配电柜制造的基础,因此柜体结构工艺就成了基础的基础。作为柜体它既要满足各电器单元的组合功能条件(安全的要求，检修性能，型式的统一,组合的标准,功能的分配外型美观等) ,还要满足柜体本身要求(如坚固可靠、美观、调整容易、符合规范、制造的适用性以及针对特殊场合的特殊设计等) 。由于柜体结构本身发展形成的各种形式，以及不同元件和在不同电压等级，不同使用场合，以及加工设备的发展，不同厂家的本身等都决定了配电柜的制造有很多因素影响，现着重对配电柜影响其性能和品质的结构和工艺（设计和制作）方面做一个分析。

1.  配电柜的结构和基本工艺特点

　　1.1从结构形式上看高压和低压配电柜总体可分为两种形式

　　1.1.1固定式:能满足各电器元件可靠地固定于柜体中确定的位置。柜体的内部是完全安装死的，更换元件等要用专用工具，并对相连的部件进行拆卸，柜体外形一般为立方体,如屏式、箱式等,也有棱台体如台式等。

　　1.1.2 抽出式:抽出式把开关等主要电器元件装在柜体的可移装置部件组成，抽出式部件满足机械和电器以及安全要求，可移部分移换时要轻便,移入后定位要可靠,高压要满足五防连锁的相关要求，并且相同类型和规格的抽屉能准确互换,由于互换要求,柜体的精度必须提高,结构的相关部分要有足够的调整量,所以要有较高的机械强度和较高的精度,。

　　1.2柜体加工方法形式上分为三种

　　1.2.1 焊接式:采用传统的焊接工艺，把相互关联的零部件采用焊接的方式连接牢固，它的优点是加工方便、坚固可靠;缺点是误差大、易变形、难调整、欠美观,且后期的修整不方便，镀涂时柜体较大时比较困难,对焊接工艺以及柜体加工人员的基本技能要求高。

　　1.2.2 紧固件拼装连接:它的优点是适于工件常规加工、预镀,易变化调节,易美化处理,零部件可标准化设计,并可预生产库存,构架外形尺寸误差小，占地小。缺点是不如焊接坚固,要求零部件的精度高,加工成本相对上升。

1.2.3 焊接与紧固混合连接:它可以集中上面两种方法的优点,一般在柜体的连接处采用电焊,可变或可调部分则以紧固件连接。

2.       针对配电柜以上的结构和工艺特点，我们在设计和制造要注重基本的规范和注重工艺细节，并时时改进完善没考虑到的小瑕疵，才能真正达到高品质要求。

　　首先，设计时要考虑其结构形式。有些情况下，柜体已指定型号，那就根据柜型本身的国家和行业标准规范来设计，同时要考虑到自己企业的标准和规范，并对一次系统中的方式要求，电器元件考虑，根据厂家技术要求，提供的图纸，以及厂家的环境等考虑，看是否柜体与电器元件、厂家要求，环境等相符，并及时联系沟通，确定设计，并在此基础上对柜体做不违反基本形式和要求的调整。设计时要全局考虑，考虑用户的维护，尽量把维修空间留大，抽屉柜中的大抽屉尽量不要设计在太高的位置，按钮、灯、表等，尽量不要在面板太高位置，便于值班维护人员的使用和监测（使用人不可能都是大高个），易损件的更换方便（熔芯等），元件拆卸位置的可操作性，接线端子的位置的合理性等等，为方便电缆连接，进出线开孔大小和位置的合理性，进出线位置的可密封性，防止划伤电缆的保护，电缆的固定，基础与柜体的配套性，结构和元件布置的均匀性，柜体电流的分布性，超出范围的调整和保护性，用户的可变动和调整性，以及考虑厂家使用环境的防护改进，结构变动等等，我们要遵循配电柜基本规范和符合国标和行标的基础上，考虑公司的成本和公司的品牌，多考虑一些细节上的改进。以人为本，但又不会影响整体结构布局的基础上考虑采用一些方法和措施来更多为用户考虑，提升配电柜的性能和品质。比如，考虑可操作性，将仪表面板尽量设计在手容易操作的高度，按标准制造的仪表门中，按钮和转换开关等也要偏下设计以方便操作，调整回路，尽量保证每台柜体承载元器件的均匀性和电流分布的平衡性，尽量留有余量（标准GCS、MNS抽屉柜中垂直母线是特殊的L型，容量是死的），当超出时要考虑多点接入和中间分段来保证，这必然对柜体的空间结构，材料，美观，检修等方面有一定影响，考虑空间，当用户的元件太多时，尽量与用户联系，放大安装空间，在有些基本形式或用户空间有限时，要柜体上采取一些变动（改动安装形式，安装板尺寸，抽屉深度，增加安装附件等）来更好既满足柜体本身的规范和用户要求又提高使用性能。同时，我们设计也要考虑到我们的设备加工能力，精度，我们人员的自身的基本能力、技能长处等以及本着提高效率和经济效益以及性能和美观等考虑（不影响前面的基础上）出发设计配电柜的结构和工艺。当没有指定具体型号和结构时，我们要根据客户的使用要求，元件的结构特点，以及自身加工等方面考虑（也要考虑前期报价的因素），选择固定式还是抽屉式。

　　其次，柜体加工形式上，不同标准柜型由各自标准已确定，而一些没指定的，我们就要考虑，他的元器件的特点和电器设计的基本原理来确定。元器件大而重的考虑优先用焊接式结构，考虑的场地和元件的更换和变动性采用组装式，整体要求精度不高，元件少，或是箱式结构考虑是焊装结构，元件多而不确定，设计过程中变动性比较大考虑组装式，考虑用户使用场地要求高档一点，美观一点且经常拆动（实验用的柜子）考虑组装式，而且随着时代的发展和环保的要求，我们尽量少使用焊接工艺，以符合绿色环保产品的要求，当然也要从加工的方便性和经济性考虑，焊接方便快速经济。有时候也要把两种形式结合起来设计柜提结构和工艺。柜体设计时要考虑外部因素也要考虑自身条件，比如，你设计一个焊接工艺是两个0.8mm以下薄板单面焊接双面成型的，这需要一个6级以上焊接技师才能完成，我们没有这种人才所以就要采用其他形式，比如双面焊接，折边内对接等方式，我们加工设备的精度是0.5mm，你就不能设计一个要求误差在0.1mm的套接尺寸，同时要根据产品特点，不要超出柜体本身的工艺准则范围来制定工艺，当然也要发挥我们设备人员的优点。

　　第三，配电柜的制造除了要根据不同型号柜体特点设计和电气方面的规范要求外，还涉及到钣金加工和机械制造和材料力学方面的技术，以及本行业的规范等。例如材料结构方面，除了根据不同柜型的标准规范和用户要求外，我们还要根据柜体的实际需要，零件的用途位置，柜体或部件所处的外部环境，安装和运输，以及加工方式设备等还要考虑经济效益等，比如，一个承载重的元器件且额定电流比较大的安装部件，材料要有一定硬度和韧性，结构形式强度要高且要考虑安装位置与柜体的连接，通断电源的震动因素也要考虑，维护的方便性（不能安装太高）重力的均衡性（不要重力都在柜子的一边），柜体所在环境有重型设备会产生震动的（比如大型锻造设备，考虑柜体的件震），所处地下所考虑的防尘，防潮，带电粒子多的环境内柜内元件的灭弧保护，地下空间有限，柜体高度的考虑，运输考虑的固定，现场的搬运，零件安装拆借的方便性，零件的通用性，中间过程的形变量，同时要考虑到经济效益原则，在相应的结构选最合理的材料（比如，不承载力的隔板考虑用材料稍微薄一点，屈服强度小一点Q195 或175等在加工形状上做一些变化，来达到很好的性能），不同材料的力学性表在这里略。为了焊接柜的美观性，在某些情况下可以采用设计工艺焊接孔的方式，使焊点准确、均匀、而且焊接后经抛光及镀涂后基本看不出焊点。而涉及到钣金技术方面的剪、冲、折、焊以及表面处理等等工艺，同时现在设备的精良还涉及许多先进设备的使用等技术，来保证最终产品的工艺性能，同时还有钣金的展开计算，钣金加工的模具设计，夹具设计，钣金工艺卡片的编制等等包括后期处理的一些技术，而且这些要和每个公司的设备、人员、环境、资源等因素相配合，必须每一个技术细节考虑详细，每一个工艺都很完整才能生产出高性能和品质的配电柜。

　　最后，钣金加工中的小的工艺步骤和细节是配电柜性能品质保证的前期收关之站，所有的技术理论都很明晰很合理了，那么加工是成果转化的关键，而加工又和技术这种纯粹理论的东西不同，有些是靠理论保证不了的。比如剪板下料，普通剪板机精度1mm左右，数控剪板机0.5mm左右，而数控直角剪板机大概0.3左右，这是数据上的，又跟不同厂家，不同使用情况，不同间隙等有很多不同，这要靠操作者的技能和对设备的熟悉，同时知道图纸上那些是关键尺寸，误差控制在多少范围内，同样折弯等工艺步骤也是如此，怎样在折前对尺寸作出精确计算，防止折到最后发现材料小了，如何保证尺寸和角度的误差在公差范围内，如何在材料小时保证关键尺寸，而不影响零件的使用和质量，同时是内折边还是外折，包边包内还是外（展开尺寸有关），折边的方向，折边前影响尺寸的切边毛刺的去除情况，折弯选择的刀槽情况等，焊接工艺中是否符合焊接规范，焊接点是否选的合理，焊接点在内还是外，焊接后的处理等工艺等，这些是最基本的工艺，还有选择的副材质量情况，完成产品的尖角倒圆，毛刺去除情况，加工后的变形处理情况，表面镀涂的光洁情况，涉及到很多很多工艺细节方面，所以柜体的结构是骨骼是基础，是生产合格配电柜的保证，而工艺细节是血肉，是高品质，高性能，人性化配电柜精品的前提。这里的工艺包括了理论技术和实际操作两方面，（当然后面还涉及到电气元件的选择，安装等方面的工艺，在这里只是对柜体方面阐述）而这里只是提到一些最基本的东西，更深层次的东西，各公司又各有自己的独到之处，也涉及到技术的保密，所以，不做详述。但是通过上面的阐述已经很容易看出开关的结构和工艺对整个配电柜的性能和品质的影响，注重细节，精细化设计和制造的重要性。

3.   综述

社会在发展，对产品的性能和品质要求也在提升，要与国际接轨，必须在符合国家和行业标准前提下，在重视产品结构设计，保证基本质量的情况下，注重产品的设计细节，加工细节，综合性考虑，精细化制造，提高效率和效益的同时，提升产品性能和品质，才能在开关成套行业，打造真正的精品，提升产品的品牌实力。