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摘 要：近些年，伴随着我国用电量的不断攀升，在电力输送以及电能转换的过程中，低压开关柜得到了非常广泛的运用。本文对低压开关柜柜体结构以及其工艺特点进行了分析，然后探讨了柜体结构对电气性能的影响及其发展趋势，仅供参考。
关键词：低压开关柜;结构分析;工艺特点
1低压开关柜的结构特点
1.1结构形式分类
从低压开关柜的整体制作与使用情况分析，可以根据其结构形式分为两类。第一类为固定式，即设备在既定位置固定，可以满足各种电气元器件的功能需要。柜体内部结构件能够有效固定电气元器件，完成低压开关柜的安装生产;同时方便柜体与连接器件的拆装，满足柜内电气元器件的维护方便。根据不同的外形，固定式低压开关柜又可以分为台式、箱式和立体式等类型。第二类为抽出式，即开关柜内的部分装置是可移动的。抽出式低压开关柜中的可移动装置使其电气元器件的更换更方便。但是在柜体结构设计时应当充分考虑可移动装置的可靠性和轻便性。
1.2柜体框架形式分类
低压开关柜的柜体框架从制作工艺角度可以分为三类。首先是焊接式框架，即相连的各个框架零件通过焊接固定。焊接式框架较为牢固，且生产过程简便，但是精准度却相对较差;在焊接过程中，零件受热后极有可能出现焊接变形、虚焊等不良问题，因而采用焊接式框架式框架必须保证操作人员具有良好的焊接技能。此外，焊接式框架尺寸较大时，需考虑柜体框架整体表面处理的可行性。其次是紧固件拼接式框架，采用拼接式框架有较多优点，如零部件的设計与制作较为标准，调整方便、误差小、能够进行柜体框架的生产备料，但是其牢固性相对较差，对零件也提出了较高的精度要求，生产成本相对较高。最后是焊接与紧固件拼接相结合的形式，它兼具二者的优势，在结构设计时可以根据功能需要对低压开关柜的柜体框架形式进行选择。
2 低压柜柜体结构的设计分析
2.1 监控模块设计
作为电力系统管理的控制器，低压开关柜必然长期处于工作状态，造成老化和容易遭受损坏，进而引发故障，继而影响电力系统的正常运行。一般而言，当设备或环境到达一定温度时易引发绝缘事故，因此为保证整个电力系统的安全运行，提高用电质量，减少失误发生，须对运行设备及柜内温度进行严密监控。
本设计的新型温控系统，以实现柜内部温度监控的实时性。该系统可随时对柜内温度进行检测与判断，当温度超过阈值是可发出警报，极端情况下课自行断开控制开关，降低火灾风险，提高低压柜的安全性。温度监控系统包括柜内通信接口、电源、温度采集、继电器输出等模块的设计，合理采用新材料和新技术，改善低温柜运行质量。
而设备运行监控需要在低压柜柜体设计时就充分考虑柜内的电路设计——电压/ 电流采集电路及开关柜采集电路。对电压采集线路而言，要将220v 电压通过串联大电阻转为低电压，保证电压互感器输入为低电流，提高监测精度。而电流采集线路一般为交流电，使用无磁饱和的分流器保障电流采集器安全高效工作。除此，还要对柜内的断路器、接触器等的工作状态进行监控。
2.2 低压柜母排设计
只要低压柜中有电压和电流，无论其是正常工作还是短路，都会力的作用和热效应。电流越大，力和热效应就越明显。因此，低压柜必须保障能够抵御这些冲击，这在低压柜的设计生产时必须考虑。这其中主要是低压柜中电动力、热力等母排的稳定性。其中，电动力指电流流经电器元件时产生磁场，载流导体在其中受到的力;而母排的受力则有所不同，若为直流电，则是一个相对恒定的常数，而为交流电时，则随之变化。对热稳定性来说，热量传递可分为稳定传热、瞬间传热两种，均受所处工作环境影响，对低压柜来说，就要包括柜体外壳温度、内部元件所受外界文图及热流密度。
2.3 低压柜柜体结构标准化设计
一般而言，常用的低压柜都使用采用模块化的插拔组件，使用相同壳架等级、尺寸的部件。对于同一个产品制造商来说，其尺寸外形尺寸可以是模块化的，便于组建的维护与更换。
标准化的设计虽然在工程施工中可节省投资，但设计与制造周期一般都较长，要求设计人员熟悉所有不同的配电柜、备品等，设计较为负载，在设计没有完成之前厂家无法制造。目前阶段，时间意味着成本也意味着效益，因此中小工程的柜体结构标准化设计意义不大，但对于中大型的建筑工程而言，低压标准配电柜设计意味着成本的降低。
对于标准配电柜而言，其外形尺寸及外部结构都应是相同的，以保证互换性，这是标准电柜的最基本原则。
2.4 提高低压柜的结构强度
低压柜的结构强度是保证内部元件安全与用电安全的重要保证，也是低压柜设计使用的初衷。要求低压柜在安装与运行过程中保持柜体结构状态，并能防止一般性冲撞。另一方面，低压柜要能够承受较大的电流冲击，因而其柜体及内部元件应用足够的绝缘强度。
3 柜体结构设计对电气性能的影响
3.1电气设备的稳定性
低压开关柜工作时，技术人员可以通过触动开关对闭合电路进行调控。电气配网运行阶段，因开关柜的部分故障常常会导致电路短路，开关处的温度也会逐渐升高，造成电阻阻值变化，相应地对电气设备的使用性能造成影响。传统的低压开关柜运行时常常出现该现象。通过加强低压开关柜部分的结构设计，在母线的排布形式上采取防干扰技术，降低短路问题发生的几率。操作开关时，如果预留空间较小，开关动触头分断时因电气间隙或者接触问题也很容易导致电路短路，结构设计时采用转角技术，这样无论是开关的分断还是导通都不会影响到电气设备的电气性能及安全性。
3.2绝缘及抗过电压
绝缘与抗过电压均要求低压开关柜必须提升开关柜本体的绝缘性能。通常当系统稳定运行时，只要保证绝缘件质量，就可以满足电气绝缘要求。通常选择聚碳酸酯调配原材制备绝缘件，提升柜体整体的绝缘性能，避免引发故障。
3.3柜体的温升特性
结构设计对散热影响比较明显。如果结构设计不合理，低压开关柜运行时产生的热量不能及时散发，聚集在开关柜内部，随着运行时间增长，对电气线路及元器件的寿命和安全性产生影响。温度影响电阻阻值，阻值损耗后线路中流经的电流便会增大;适当增大功率能够提升电气设备运行效率，但如果超出了额定的荷载参数，便可能引发电气故障。结构设计时要保障通风口所在位置不影响散热性能，能够将低压开关柜内运行时产生的热量及时散发出去。性能试验时通过测验温升，获取可查验的温升数据;条件允许时，可根据温升数据修正初始的开关柜框架及柜内电气元器件布局。
3.4电弧故障保护能力
电弧是高温、高导电率的游离气体，电流通过气体介质所产生的瞬间火花。通常在柜体结构内部应用绝缘隔离防范措施提高设备电弧故障保护水平，并隔离带电导体，防止柜体框架带电。由于低压开关柜内空间有限，电弧产生瞬间，柜内存在高温高压的游离气体，柜体需设置泄压通道保证电气设备和操作人员的安全。
4 结束语
综上所述，低压开关柜结构设计所体现的相关性能，与电气性能密切相关。优良的柜体结构能够充分展现低压开关柜的电气性能，使其在配电系统中发挥调节、运输和转换等重要作用，进而提升整个电力系统的电气性能。
参考文献：
[1]杨银迪，马云家.低压0.4KV开关柜的柜体结构和工艺特点[J].科技创新与应用，2016（6）：196-196.
[2]吴清烽.高低压开关柜的结构和工艺特点分析[J].现代制造技术与装备，2017（6）：126-127.
[3]张栋.高低压开关柜的结构设计和工艺特点的相关探讨[J].山东工业技术，2018.
关键词：低压开关柜;结构分析;工艺特点
1低压开关柜的结构特点
1.1结构形式分类
从低压开关柜的整体制作与使用情况分析，可以根据其结构形式分为两类。第一类为固定式，即设备在既定位置固定，可以满足各种电气元器件的功能需要。柜体内部结构件能够有效固定电气元器件，完成低压开关柜的安装生产;同时方便柜体与连接器件的拆装，满足柜内电气元器件的维护方便。根据不同的外形，固定式低压开关柜又可以分为台式、箱式和立体式等类型。第二类为抽出式，即开关柜内的部分装置是可移动的。抽出式低压开关柜中的可移动装置使其电气元器件的更换更方便。但是在柜体结构设计时应当充分考虑可移动装置的可靠性和轻便性。
1.2柜体框架形式分类
低压开关柜的柜体框架从制作工艺角度可以分为三类。首先是焊接式框架，即相连的各个框架零件通过焊接固定。焊接式框架较为牢固，且生产过程简便，但是精准度却相对较差;在焊接过程中，零件受热后极有可能出现焊接变形、虚焊等不良问题，因而采用焊接式框架式框架必须保证操作人员具有良好的焊接技能。此外，焊接式框架尺寸较大时，需考虑柜体框架整体表面处理的可行性。其次是紧固件拼接式框架，采用拼接式框架有较多优点，如零部件的设計与制作较为标准，调整方便、误差小、能够进行柜体框架的生产备料，但是其牢固性相对较差，对零件也提出了较高的精度要求，生产成本相对较高。最后是焊接与紧固件拼接相结合的形式，它兼具二者的优势，在结构设计时可以根据功能需要对低压开关柜的柜体框架形式进行选择。
2 低压柜柜体结构的设计分析
2.1 监控模块设计
作为电力系统管理的控制器，低压开关柜必然长期处于工作状态，造成老化和容易遭受损坏，进而引发故障，继而影响电力系统的正常运行。一般而言，当设备或环境到达一定温度时易引发绝缘事故，因此为保证整个电力系统的安全运行，提高用电质量，减少失误发生，须对运行设备及柜内温度进行严密监控。
本设计的新型温控系统，以实现柜内部温度监控的实时性。该系统可随时对柜内温度进行检测与判断，当温度超过阈值是可发出警报，极端情况下课自行断开控制开关，降低火灾风险，提高低压柜的安全性。温度监控系统包括柜内通信接口、电源、温度采集、继电器输出等模块的设计，合理采用新材料和新技术，改善低温柜运行质量。
而设备运行监控需要在低压柜柜体设计时就充分考虑柜内的电路设计——电压/ 电流采集电路及开关柜采集电路。对电压采集线路而言，要将220v 电压通过串联大电阻转为低电压，保证电压互感器输入为低电流，提高监测精度。而电流采集线路一般为交流电，使用无磁饱和的分流器保障电流采集器安全高效工作。除此，还要对柜内的断路器、接触器等的工作状态进行监控。
2.2 低压柜母排设计
只要低压柜中有电压和电流，无论其是正常工作还是短路，都会力的作用和热效应。电流越大，力和热效应就越明显。因此，低压柜必须保障能够抵御这些冲击，这在低压柜的设计生产时必须考虑。这其中主要是低压柜中电动力、热力等母排的稳定性。其中，电动力指电流流经电器元件时产生磁场，载流导体在其中受到的力;而母排的受力则有所不同，若为直流电，则是一个相对恒定的常数，而为交流电时，则随之变化。对热稳定性来说，热量传递可分为稳定传热、瞬间传热两种，均受所处工作环境影响，对低压柜来说，就要包括柜体外壳温度、内部元件所受外界文图及热流密度。
2.3 低压柜柜体结构标准化设计
一般而言，常用的低压柜都使用采用模块化的插拔组件，使用相同壳架等级、尺寸的部件。对于同一个产品制造商来说，其尺寸外形尺寸可以是模块化的，便于组建的维护与更换。
标准化的设计虽然在工程施工中可节省投资，但设计与制造周期一般都较长，要求设计人员熟悉所有不同的配电柜、备品等，设计较为负载，在设计没有完成之前厂家无法制造。目前阶段，时间意味着成本也意味着效益，因此中小工程的柜体结构标准化设计意义不大，但对于中大型的建筑工程而言，低压标准配电柜设计意味着成本的降低。
对于标准配电柜而言，其外形尺寸及外部结构都应是相同的，以保证互换性，这是标准电柜的最基本原则。
2.4 提高低压柜的结构强度
低压柜的结构强度是保证内部元件安全与用电安全的重要保证，也是低压柜设计使用的初衷。要求低压柜在安装与运行过程中保持柜体结构状态，并能防止一般性冲撞。另一方面，低压柜要能够承受较大的电流冲击，因而其柜体及内部元件应用足够的绝缘强度。
3 柜体结构设计对电气性能的影响
3.1电气设备的稳定性
低压开关柜工作时，技术人员可以通过触动开关对闭合电路进行调控。电气配网运行阶段，因开关柜的部分故障常常会导致电路短路，开关处的温度也会逐渐升高，造成电阻阻值变化，相应地对电气设备的使用性能造成影响。传统的低压开关柜运行时常常出现该现象。通过加强低压开关柜部分的结构设计，在母线的排布形式上采取防干扰技术，降低短路问题发生的几率。操作开关时，如果预留空间较小，开关动触头分断时因电气间隙或者接触问题也很容易导致电路短路，结构设计时采用转角技术，这样无论是开关的分断还是导通都不会影响到电气设备的电气性能及安全性。
3.2绝缘及抗过电压
绝缘与抗过电压均要求低压开关柜必须提升开关柜本体的绝缘性能。通常当系统稳定运行时，只要保证绝缘件质量，就可以满足电气绝缘要求。通常选择聚碳酸酯调配原材制备绝缘件，提升柜体整体的绝缘性能，避免引发故障。
3.3柜体的温升特性
结构设计对散热影响比较明显。如果结构设计不合理，低压开关柜运行时产生的热量不能及时散发，聚集在开关柜内部，随着运行时间增长，对电气线路及元器件的寿命和安全性产生影响。温度影响电阻阻值，阻值损耗后线路中流经的电流便会增大;适当增大功率能够提升电气设备运行效率，但如果超出了额定的荷载参数，便可能引发电气故障。结构设计时要保障通风口所在位置不影响散热性能，能够将低压开关柜内运行时产生的热量及时散发出去。性能试验时通过测验温升，获取可查验的温升数据;条件允许时，可根据温升数据修正初始的开关柜框架及柜内电气元器件布局。
3.4电弧故障保护能力
电弧是高温、高导电率的游离气体，电流通过气体介质所产生的瞬间火花。通常在柜体结构内部应用绝缘隔离防范措施提高设备电弧故障保护水平，并隔离带电导体，防止柜体框架带电。由于低压开关柜内空间有限，电弧产生瞬间，柜内存在高温高压的游离气体，柜体需设置泄压通道保证电气设备和操作人员的安全。
4 结束语
综上所述，低压开关柜结构设计所体现的相关性能，与电气性能密切相关。优良的柜体结构能够充分展现低压开关柜的电气性能，使其在配电系统中发挥调节、运输和转换等重要作用，进而提升整个电力系统的电气性能。
参考文献：
[1]杨银迪，马云家.低压0.4KV开关柜的柜体结构和工艺特点[J].科技创新与应用，2016（6）：196-196.
[2]吴清烽.高低压开关柜的结构和工艺特点分析[J].现代制造技术与装备，2017（6）：126-127.
[3]张栋.高低压开关柜的结构设计和工艺特点的相关探讨[J].山东工业技术，2018.