配电柜的结构设计理论及创新研究

配电柜的结构设计理论及创新研究

赵杨

国网山西省电力公司太原供电公司 山西省 太原市 030012

摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的电力行业的发展也有了很大的改善。在配电系统中，涉及到多种不同类型的配电设施，各类不同的配电设备都是配电系统中的重要组成部分，其中配电柜是安装配电设备的机柜。由于电力设备在使用过程中都会产生热量，尤其是在外部温度很高时，很可能会影响配电柜中的电力设备的正常工作，更严重的还会发生火灾，不仅会影响都人们的用电，还可能威胁到人们的安全。因此，需要加强对配电柜的结构设计，保证配电柜能够安全工作，提高配电系统运行的安全性，本文详细分析了配电柜的结构设计理论，并指明了配电柜结构设计的创新方向。

关键词：配电柜；结构设计理论；创新研究

引言

对于现阶段的生产企业来说，智能化系统以及电气自动化的应用使配电系统变得越来越复杂，在配电柜的设计过程中需要注意结合多种电力功能以及电压进行操作，保证电动机的核心控制，使配电过程集中进行控制，从而实现对周围电气设备提供保护以及监控的过程。

1配电柜概述

1.1配电柜的结构

配电柜基本的结构包括柜体，柜体上方设置有顶盖，柜体设置有柜门等，如果考虑到配电柜的散热性能，可以在柜体左侧面和右侧面设置有储水槽，储水槽上端设置有进水口，下端设置有出水口，顶盖底面为平面，顶部中央为凸起，顶盖伸出柜体左侧面，且顶盖伸出柜体右侧面，顶盖对应在储水槽进水口的正上方设置有开口，柜体内还设置有风扇。配电柜采用这种结构，可以提高配电柜的散热性能，保证配电柜的正常工作。

1.2配电柜的作用

配电柜是安装电力设备的机柜，具有保护安装在其内部的电力设备的作用。在配电变电站中，各类不同类型的配电设施都通过配电柜进行整齐摆放。采用配电柜，首先可以提高配电设备的美观性，不会出现零乱的现象。当配电系统出现故障时，也容易对故障进行查找，缩短配电系统的故障时间，提高对配电系统故障的处置效率。其次，采用配电柜可以保证配电设备不会受到灰尘的影响，提高配电设备运行的稳定型号和可靠性。最后，通过将配电设备放入配电柜中，这样其他的小动物难以对配电设备造成破坏，有利于保证配电系统的安全。

2智能低压配电柜系统

低压智能配电柜可实时监测电能输送情况，实现对系统功能远程控制，这离不开配电柜硬件系统应用。配电柜智能系统运行以高质量、高强度硬件系统作为支撑，在长期应用过程中不断优化，目前，智能系统具备以下几点功能：①支持多个系统数据之间的相互采集、传输，具备数据监测、反馈功能，集成控制供电系统、智能系统，若系统出现故障影响电能输送稳定性，则可以及时更断、排出故障；②实时监控系统，系统具备实时监测功能，支撑数据采集、传输，为电能分配提供数据支持；③系统结构呈现模块化。配电柜采取模块化设计方式，将若干个功能相抵、性能相仿的系统结合，构建成一个独立的模块，实现模块与模块之间的连接，方便操作人员对配电柜的优化升级改造，且各个模块独立运行，一旦某个模块出现故障，系统仍可以实现部分功能。基于智能系统的配电柜应用，采集、分析实时信号，各子系统之间可相互配合，且可以远程实现对配电柜的遥控、操作、调试，保障系统配电、供电稳定性、有序性。控制系统应用GPRS技术连接网络通讯模块，以实现配电柜系统与模块系统之间信号连接。系统自动化功能应用现场总线技术，安装可控制多台断路器。界面操作系统利用MNS技术，实现各个系统之间互动，方便操作人员查阅数据、提交变更申请。

3配电柜的结构设计理论及创新研究

3.1变压器的选择

变压器是指改变电压的一种电能装置，可以实现电压变化、电流变化以及阻抗变化等多种功能，可以与配电柜连接实现不同电压输送的目的。不同型号的变压器有着不同的参数范围，包括额定功率以及电压比等方面，需要根据配电柜的信息来具体确定。首先，应该根据企业的用电方案确定变压器的数量，保证可以实现电力系统的正常运行，如果企业车间的用电分类比较多，则需要安装两个或者两个以上的变压器，保证运行过程中的稳定性。其次，要明确变压器与配电柜的匹配过程，根据开关柜计算出对应电能的容量范围，然后保证变压器的输出容量可以达到固定的范围，一般来说，变压器的输出电压要比额定电压高出一点，主要是用在线路运行中的损耗上。

3.2智能化系统控制创新

配电柜智能系统具备独立功能，且与整体模块之间存在协调性。终端柜与系统安装结束之后，可以实时采集配电数据，包括电缆、线路、功率因素、电力谐波等，均可以将数据反馈到终端系统中。以太网、现场总线技术是智能系统创新基础，为配电柜智能化优化奠定良好基础，实现各个元件功能组成，提高其网络化、智能化功能。智能化控制不断优化是当下配电柜系统技术创新结果，系统所用的智能元件数量较多，并将数据技术、计算机控制技术、以太网技术、微电子技术以及传统配电柜技术结合，尽可能提高设备应用安全、稳定性。开关柜在安装系统之后具备遥测功能、遥调功能、遥讯功能、遥控功能，现场总线技术创新应用使得原本高能耗配电模式更加适宜，且具有强大自动化保护功能以及区域网络连接功能。用户操作界面系统更加智能、快捷、方便，画面模块性更强且更加清晰，每个功能模块均十分醒目，极大程度提高操作人员远程控制效率。低压配电柜智能终端主要安装无功补偿电容器、复合开关控制按钮、设备保护器件等，操作人员可以根据自身控制需要，选配不同参数电能表计以及负荷开关。对于低压配电柜而言，智能系统功能操作基于CPU的选择以及应用，可应用功能强大的AT89S52参数新型微型控制器，兼容性良好且安全性能较强，应用期间可反复编程。创新应用新型CPU，需要仔细核实CPU功能与系统是否协调，若其存在不协调因素，则会对系统功能运行造成影响。科学选择CPU以及编程语言，确保智能系统功能可以得到良好全面应用之后，应用全面分析技术，验证控制系统关键节点，为自动化控制提供更多可能。

3.3导线和电缆的选择

在配电柜的设计过程中，应该注意在接线过程中的电压范围，是低压进线还是高压进线，如果是高压进线，在电缆的选择中应该尽量选择横截面积比较大的型号，例如三芯电缆等，如果在设计过程中采用的是低压进线，单相进线选择三芯电缆，三相进线可以选择四芯电缆，保证电力系统运行中的稳定性。当照明配电柜的设计过程中，通常都是选择四芯电缆来完成进出线的安装工作。如果遇到特殊的负荷电压，当超过200kw时，可以根据具体的功率因数计算电流，从而进行横截面积的计算，以此来选择相应的型号和电缆规格。在生产企业的配电柜设计中，常用的电缆包括乙丙橡胶绝缘电缆、铜芯聚氯乙烯绝缘电缆、铜芯橡皮绝缘线以及聚氯乙烯绝缘单芯软线等。它们有着不同的特性，包括适用温度、直流电压以及交流电压的经过范围等，有的可以用于明线敷设，有的却只能用于暗线敷设。在选择的过程中尽量按照工业企业内部消耗的电压数据进行计算。为了保证配电柜在使用过程中的安全性和稳定性，在导线截面的选择过程中，可以保证导线经过电压时，最大的负荷电流对导线温度的影响不能超过它的额定范围，另外保证电压经过导线过程中时，尽可能地低线路的损耗。

结语

配电柜在配电系统中具有重要的作用，需要加强对配电柜的结构设计，保证配电柜在实际运行的过程中不会出现安全问题，保证配电设备和配电系统运维人员的安全。本文详细对配电柜的结构设计理论进行了分析，对于提高配电柜的推广应用具有一定的价值。

参考文献

［1］金封，鲍光海．智能配电箱系统设计［J］．电器与能效管理技术，2017(11):43-44．

［2］朱玉铄，姜铭．低压开关柜结构设计对电气性能的影响［J］．科学技术创新，2017(12):71．

［3］胡耀方．配电网开关柜的状态检修与实验研究［J］．现代科学仪器，2018(5):141-145．