石家庄科林电气股份有限公司
摘要：本文介绍了低压开关柜的发展趋势，重点分析了低压开关柜的改进方向。围绕产品的结构性能、电气参数，提出了低压开关柜在外形紧凑化、结构标准化和模块化、控制智能化、高防护和高可靠性、环保等方面的改进思路。
关键词：低压开关柜；新型；智能化；改进；发展
1低压开关柜的发展趋势
为了提高电力终端电能使用的方便性、灵活性和可靠性，低压开关柜的研发及应用日趋重要。如今低压开关柜产品在结构、功能、技术参数和性能上都有了很大提升，具体体现在以下几个方面：外形紧凑化、结构标准化和模块化、控制智能化，高防护和高可靠性等新技术特征。
1.1外形紧凑化
众所周知，现在土地资源异常紧缺，各企业都秉承经济实用的原则，节能减耗，追求更加合理地利用现有资源，最大限度的节约成本。这就要求低压开关柜的设计者们以紧凑化的理念对方案做出最优化的设计。
1.2结构标准化和模块化
当前，各开关柜企业为了提升自己在同行业中的品牌竞争力，不断引进国外先进的数控钣金加工设备及柔性加工线，使其钣金加工工艺不断提高，部分企业已达到国际水平。柜体结构逐步由焊接式向组装式、固定式向抽出式过渡。骨架的各个部件向标准化、模块化方向发展。各部件均有模数化安装孔，便于组装与拆卸。也可以提前做部件库存，进一步缩短单体项目的生产周期。
1.3控制智能化
数字仪表越来越被人们所重视，尤其是现场总线（Profibus―DP和AS―Interface）技术的崛起和可通信电器的上市，给低压开关设备带来了革命性的变化。从低压电器元件到成套开关设备，都实现了智能化、可通讯及网络化。由于数字仪表、火灾探测器、变频、软启、框架断路器的控制器及部分塑壳断路器都可以有通讯、控制的功能，将这些功能接口与现场总线连接或通过适配器与DCS以太网相连，操作员在监控室就能对现场的配电设备进行控制，直观的了解现场状况和设备运行的实时参数；如果开关元件使用的是低端产品，不具备通讯的功能，我们可以通过数字采集器、传感器，如PLC等对设备的参数和状态进行采集和上传，并且下达一些控制指令。这些技术的应用使得配电柜的智能化、集中控制得以实现，达到了遥控、遥测、遥讯和遥调的“四遥”功能。配电柜智能化、集中控制的发展解放了大量的劳动力，节约了大量的材料，更使得我们对一些具有危险性的特殊场合的配电设备的控制更可靠。
1.4高防护和高可靠性
我国幅员辽阔有多种气候和环境，尤其是一些高海拔地区。随着我国西北大发展，必然会增大控制电力的成套开关设备在高海拔和恶劣的自然环境中运行。这对开关设备提出了更高的要求。根据国家标准，低压成套产品正常使用的海拔环境为2000m及以下。而超过海拔2000m的产品都必须充分考虑高海拔环境对低压成套开关设备性能的影响，根据特定需求做好相应研发、并通过型式试验后，再投入生产。
低压开关柜的柜体零件应根据使用环境的不同，有目的地选择与之对应的防护漆或镀锌表面，达到减轻腐蚀的作用。柜中紧固件的腐蚀也是常见现象，如螺栓、螺母等，直接影响到柜体结构的强度。
2低压开关柜的改进思路
2.1外形尺寸的紧凑化
低压开关柜从断路器的安装方式上可分为固定分隔式和抽屉式两种结构。固定分隔式主要用于配电回路，所用到一、二次元器件较少，功能单一。配电回路的故障主要在断路器上，可以通过拔出断路器本体来进行检修维护；抽屉式结构主要用于电动机回路，抽屉中除了可以装断路器、接触器、马达保护器、互感器等一次元器件外，还能容纳较多的二次元器件。每种抽屉都有多种的模数规格，可根据回路的额定电流大小和所装元器件的外形大小，来决定抽屉的数量，使低压柜的柜内空间利用率大大提高。电动机回路的故障，就不能只考虑断路器，还应考虑到抽屉内其他一、二次元器件可能出现的故障。
组合式结构是抽出式低压开关柜的发展趋势之一。例如，MNS混装柜，除抽屉+固定分隔柜外，还可以实现抽屉+变频/软起，固定分隔+框架断路器，抽屉+框架断路器混装等柜型，达到减少柜子数量的目的。
早期的MNS标准柜型，它的主母线在柜后，出线在柜侧，柜宽一般为1000mm。现在，基本上改为后出线，即主母线在柜顶，出线在柜后，柜宽只要600mm。小电流的框架断路器，最小柜宽可以做到400mm，从而实现紧凑化的目的。
2.2结构标准化、模块化及加工精度
现在一些产能高的优秀企业，之所以能高效地完成大量订单，是因为他们柜体结构的标准化和模块化程度极高。常用的标准模块种类少，而且采用流水线作业，每个模块都由专人负责组装，保证了安装精度和熟练度，同时大大省去装配时间。
低压开关柜目前市场占主导地位的是抽屉式结构，但普遍存在柜体结构件制造精度低，现场很难实现相同模数抽屉互换，从而影响回路运行的稳定性。大电流抽屉普遍存在无推进机构的问题，推进推出时主电路接插件受力过大，柜体及抽屉易发生变形，造成一、二次接插件接触不可靠。如何能更能好的解决此类问题，将是低压开关柜发展中所亟待解决的问题。SIVACON8PT柜的解决方式是，大于250A的回路单元，带有省力推进机构，如下图所示：
2.3智能化的实现
低压开关柜的智能化被越来越多的人重视，如施耐德的Blokset柜，提出了通信系统方面的解决方案，如下图所示：
低压开关柜柜内的一、二次回路，内部隔室必须分隔清楚。目前开关柜中经常存在强弱电未分隔的现象，往往会出现干扰，我们可以通过在回路中添加双二次插来解决此类问题。SIVCON8PT在二次插中加入一个专用通讯插头，如下图所示：左半边为普通二次插，右半边为通讯用的插头。
2.4高防护等级和高可靠性
当设备所处的环境恶劣，粉尘较多时，防护等级一般要达到IP54。可采用玻璃门，加密封条的柜型，这样就能很好的满足此类环境的要求。
在高可靠性方面，当电流≥4000A时，柜体需采用防磁骨架，减少涡流的产生；Blokset柜在母排散热方面，是通过搭接处采用多层母排搭接，且搭接面小的方式，紧固螺钉都采用8.8级不锈钢螺钉；大电流的框架断路器的安装板，应采用叠后弯边或配加强筋的方式保证柜体强度；在高海拔地区，须按GB/T20626.1-2006标准进行修正后再设计。
3结论
北方雾霾的日益影响，PM2.5的不断升高，人们越来越重视环保。低压开关柜也应采用安全环保的材料，在制造和使用过程中保证不污染环境，符合国家环保标准。国外已经有了相应的法律法规，ROHS认证就是欧盟的环保认证。如MNS柜除了采用进口覆铝锌板组成柜体外，还选用不含氟里昂（CFC）和卤素的塑胶材料，有阻燃和自熄灭的作用。既保障了安全，又实现了环保。
总之，低压开关柜作为低压配电系统最主要的成套设备，在电力系统中发挥着至关重要的作用。新一代的智能化低压开关柜是未来的主要趋势，它将更好的融合通信化、智能化、网络化的新型低压电器和现场总线技术。同时，它还会是一个双向通讯的形式，将更好的应用于各种企业、工程项目与技术领域中，为自动化带来更加广阔的的发展，不仅能提高电网质量，同时还能有效的控制电量。