摘 要：配电柜制造业是我国的重要产业，对开关柜进行技术升级改造，提高开关柜的产量和质量，对于实现节能减排，提高开关柜的生产竞争力具有非常重要的意义。文章首先对XZG-12型开关柜优化课题项目及其研究方法做了介绍，随后作者结合自身工作实践对开关柜优化中的若干关键问题做了简要探讨。
关键词：XZG-12型；开关柜；优化改造
1 概述
配电柜制造业是我国的重要产业，新疆是我国最重要的产电区，而断路器和空气绝缘设备的是开关柜关键部件，其性能好坏直接影响开关柜的质量。对开关柜进行技术升级改造，提高开关柜的产量和质量，对于实现节能减排，提高开关柜的生产竞争力具有重要意义。本课题采取校企合作的方式，充分利用学校和企业在人才资源、科学研究和生产实践中的优势，不仅锻炼了专业教师的科研能力，为教学提供了生产实践案例，还可以使机电专业教学与生产实际更好的结合，促进职业教育人才培养目标的实现和企业生产技术进步，进一步提升了专业教师教学科研水平。
2 开关柜优化课题的研究方法
众所周知，当前开关柜市场上的可靠性产品几乎都是靠进口，如ABB、ALSTOM、西门子等厂家，国内知名品牌也只有屈指可数的几个大厂家以及合资公司的产品。就拿断路器而言，外资以及合资企业的断路器产品成本高、价格贵，而且工艺复杂、维修维保都较困难，而国内厂家生产的断路器体积较大、可靠性以及机械效率不高。针对这种现状，对XZG-12型开关柜进行优化改造，可以达到开关柜技术更先进、可靠性更高、体积更小、生产运输更便利的目的。优化改造成熟的产品规模化生产后，其市场潜力将非常巨大。
XZG-12型开关柜优化课题组成员深入特变电工自控分公司配电柜生产现场察看、实地调研，与企业技术人员交流沟通，确定研究目标。XZG-12交流高压固定式小型化开关柜的优化改造中，主要对断路器、空气开关、柜体、主母线、自动控制系统作为研究目标，搜集相关技术资料、结合生产实际问题，对资料进行分析总结和实验室研究，最终形成配电柜改造方案，硬件设计成型后，进行软件的设计和模拟调试，在此基础上进行实验及优化。最终在现场安装调试并不断的修改完善。
我们对传统的高压开关柜中存在的问题进行分析总结，主要包括断路器、空气开关和继电器电路现场操作箱三大部分现有问题的分析解决方案，为其优化改造提供数据。对XZG-12交流高压固定式小型化开关柜优化改造，主要内容包括柜体、主母线、端子排，PLC控制柜，触摸屏、传感器，断路器、互感器、空气开关等所有配套控制的附件。对XZG-12交流高压固定式小型化开关柜进行优化改造，实现小型化、可靠性和稳定性。优化XZG-12交流高压固定式小型化开关柜的断路器、空气开关等重要部件，提升生产效率，降低能耗。
3 开关柜优化的关键问题
3.1 安全绝缘
将数组开关和相关带电部件整体采用环氧树脂进行浇注，使用这种方式可以使开关内部相间绝缘距离以及对地安全绝缘距离缩短为60-80mm，而空气绝缘距离为125mm，这样就达到了缩减和控制开关柜的体积目的，组合电器外形尺寸只有420×860×580（宽、深、高）。所有连接部分使用环氧树脂浇注后，连接部位的强度也比其它类型开关柜提升很多。这种开关柜和SF6充气柜一样，可用在环境恶劣的地方使用，并且真正做到了免维护。
3.2 真空断路器优化
近年来，操作机构与真空断路器组合一体的一体式真空断路器在电气行业中得到了广泛应用，由于其体积小巧、结构紧凑、性能优越的特点而被大量应用于各类开关柜中。当前，一体式真空断路器的结构和性能都在不断优化进步，采用空气绝缘的绝缘子悬臂式真空断路器在生产应用中容易破碎，而固体绝缘固封式真空断路器能够很好的避免这种现象，也很好的杜绝了真空灭弧室外壳绝缘水平较低的缺陷，避免了真空断路器在分闸状态下真空灭弧室沿面闪络的事故隐患。一体式断路器对于频繁投切断路器的场合非常适用，而且对于提高开关柜整体性能而言是非常优异的。
3.3 柜内优化
第一，可在高压开关柜内安装除潮装置，这样可以很好的避免凝露，有助于实现高压开关柜更好的达到防凝露的标准。第二，优化空气净距离，使其满足规范要求。比如采用母排相间距离不足的情况下加装热缩材料，导体间加装阻燃绝缘板等措施。第三，使用大爬距绝缘子来代替旧型号的绝缘子，以增加爬电距离，达到更高的电气标准。如采取如下措施：更换母线绝缘子及开关绝缘子；更换高压柜内绝缘装置；将环氧树脂绝缘板更换为SMC板；调整高压柜内复合绝缘距离。第四，采用电子显示装置来替代互感器等部件，从而提高开关柜整体的智能化水平。
3.4 开关柜温度监测优化
高压开关柜对温度进行监测和预警是非常重要的。当前开关柜主要是对刀闸触头、手车插头、电缆接头等重点部位进行温度监测，方法仍然是人工测量，效率低下且故障跟踪不及时，反馈修复不及时。对开关柜温度的智能化改造势在必行，以更好的实现温度实时、连续的监测和预警，并接入自动监控系统，减少人工巡查，保证监测的时效性。当前较为先进的是采用无线测温技术，通过测量发热点的温度，以无线信号传输到接收器，隔离高电压，然后在处理及显示器进行上传和就地显示，提高监测效率。
3.5 开关柜的自动化与智能化
当前高压开关柜自动化以及信息化水平都在不断提高，开关柜的保护装置信息、刀闸、断路器、地刀的分合状态的监控已不是难事，但其触头温度、实时图像、手车移动电动操作、地刀分合电动操作的监控仍有很大的开发空间。开关柜的智能化改造，要进行全面和系统的考虑，要将开关柜的遥测、遥视和遥控作为主要课题，努力实现其在线温测、在线视频以及在线操控，能够对各动作部件状态及记录信息进行综合处理和趋势分析，实现智能化的故障预警和处理。
4 开关柜优化的理念
本开关柜优化课题的设计中，充分考虑了产品制造装配、调整测试的便捷性，生产和应用过程中尽量减少对环境的污染，降低能源的消耗。一是将绿色设计理念运用在产品的设计及制造过程中。XZG-12开关柜采用单元模块式设计，并和其他机构进行功能优化与融合，设计相对独立的功能模块，这种绿色设计理念以及模块化思维的结合，有助于很好的满足电力市场对电器产品越来越高的前瞻需求。二是采用了合理的新型制造工艺和方法，如激光加工，少/无切削加工、激光焊接，超声波焊接、快速成型技术等。通过对工艺的优化，极力避免不必要的二次加工，缩减厚材料的消耗并降低废料。
5 结束语
本项目开关柜目前主要围绕电力系统的二次开关站设计，加之中小型的工矿企业站、交通枢纽站等，其应用范围以及市场前景都是非常可观的。新疆拥有特变电工、新华能开关厂、奎屯开关厂、飞跃电器和华宇电控等多家生产开关柜企业，如果改造成功，可以全面推广技术成果。通过开关柜的优化改造，不仅可以提高生产企业单位时间的产量，降低设备运行的噪音，优化产品生产；优化后的开关柜产品触摸屏操作简单易懂，直观明确，大大降低了使用者的劳动强度。
参考文献
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作者简介：刘爱玲（1982，12-），女，汉族，就职于新疆农业职业技术学院机电教研室，讲师。
