论电气柜工艺设计的基本要求

付万良（陕西秦通电力集团有限公司，陕西 西安710000）

0 引言

电气柜的功能就是将用电负荷合理地分配出去，通过输电设备再输送到用电器上，从而使用电器得到合适的电能，满足向化工、石油、冶金、机电、建筑等基础工业送配电需求，并符合国家节能环保的要求。电气设备的更新迭代正越来越成为电力供应中一个重要的环节。电力系统要提供高效的电力供应，就必需提升电气柜的性能，这也是电气柜发展的一个趋势。本文将从电气柜的功能性、安全性、环保性和美观性四个方面要求入手分析，指出电气柜在设计中所需要重视的相关问题，并提出对策。

1 电气柜概述

电气柜从专业角度来讲就是电气成套设备，也是分配电能的重要设备，故从用户的角度而言，电气柜也被成为配电柜。无论是高压电气柜还是低压电气柜，其构成元器件主要包括外壳、花杠、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、接触器、熔断器、负荷开关、避雷器、母线、端子排、电流表、电压表、转换开关、电度表等。一个独立的电气柜，可以由上述全部元件组成，也可以由其中一部分元件组成，但是，作为一个需要带电的设备，安全分配电能是最重要的基础功能。图1是某电器设备制造企业设计的建筑用电气柜（配电柜）原理示意图。

图1 某型电气柜示意图

2 工艺设计的基本要求

2.1 功能性要求

电气柜的最基础功能就是接受和馈出电能，是电气柜电气工艺设计时必须要考虑的因素，因此，满足电气柜的功能性要求是最基本的设计要求。为此，在电气柜的工艺设计时，要考虑以下三个方面的因素。

首先要根据电气系统配置图将所有要配元件进行统计，从总体结构上要满足所有系统配置的全部功能。其次，要充分了解每个元件的体积和尺寸，为电气柜柜体的尺寸设计出合适的大小，如果是标准柜型，则需要通过工艺设计考量所有元件能否满足柜体尺寸。最后，还要考虑电气柜内所有元件的连接需要，从而构成一个整体的功能性电气柜。

2.2 安全性要求

安全性是所有电气设备都必须要遵守的前提，电气柜的设计更是如此。

以常用的380V 电气柜为例，国家标准要求带电祼导体的相间距离最小的安全净距不能小于20毫米（室内型）。这就要求电气柜的工艺设计中，如果有祼导体，最小的距离要大于20毫米，在空间结构上要提前设计出最合适的安全距离，以满足电气柜安全运行的基本要求。

在10kV 电气柜中，国家标准要求带电裸导体的相间距离最小的安全净距要大于125毫米（室内型）。因此，10kV电气柜在工艺设计时，除了平行间的距离外，为了节省空间，多采用立体结构布置母线。比如品字形母线布置，也是为了安全距离的要求而设计的。

除了相间距离要满足国家标准外，带电体与外壳的距离设计也是非常重要一个因素。目前电气柜外壳多为钢板或敷铝锌板制作，均为导体。因此，在对电气柜的工艺设计时，为保证所有电气柜柜体的安全，必须要遵循国家标准的要求，即380V电气柜安全距离20毫米，10kV电气柜的安全距离为125毫米，这与相间距是一致的，在工艺设计时要严格遵循。

2.3 环保性要求

绿色环保，节约资源是我国现阶段社会发展的基本认识，也是电力系统中供配电设备工艺设计要求的重要一项内容。

土地资源是有限的，面对越来越高的土地成本，建设单位和开发商都非常重视供配电设施所占用的土地面积，为此，电气柜工艺设计时就必须要遵循节约空间的原则。电气柜工艺设计为节约占地面积，就需要在满足功能性和安全性的前提下，将所有配置的元件进行最紧凑的安装，合适利用柜体内部空间，减小平面面积，最大化的节约占地。

同时，电气柜工艺设计时，还要减少整柜装配时的原材料使用，这是电气柜工艺设计很重要的一项内容。在各元件连接工艺设计时，根据元件的功能进行有次序的布置，最大化减少连接材料的使用，特别是减少铜排的使用，将原料利用率设计到最大。

当然，为减少电气柜的占地面积，在工艺设计时，也可以利用绝缘材料对电气柜内的导电元件进行绝缘，从而缩小柜内元件的间距，达到减少占地面积的效果。比如常用的10kV 配电柜KYN28-12型真空断路器中置柜，其柜体尺寸（宽×深×高）为800×1500×2300 毫米。而交大思源设计的10kV 配电柜SYS1-12型全封闭固体绝缘真空断路器柜，其结构尺寸（宽×深×高）仅为375×820×1200毫米。全封闭的工艺设计保证了安全性的前提下，将结构工艺模块化，大大缩小了占地面积，成为很多受限区域的首选柜型。

2.4 美观性要求

横平竖直是电气柜内部工艺结构中最直观的表现，也是人们对电气柜漂亮与否的直接感受。因此，在电气柜工艺设计中，美观大方就成为设计时的必然考虑因素。

在分支母线引出时，从主母排上引下工艺设计中，多采用以B相引下线为轴，A相母线与C相母线对称分布，从视角上更加好看。再比如在380V电气柜馈线回路中每项均配置电流互感器时，电气柜工艺设计时就将三只电流互感器设计为品字型安装，A相与C相同高，而B相通常会在A相和C相之间且高于A相和C相互感器，这样从开关操作面观察，整个元件布置非常漂亮。

美观性的工艺设计还用在元件之间的电线连接上。为了保证柜内路线走向美观，根据各相序选择相应颜色的电气连接线缆，与A、B、C三相对应的黄、绿、红三色线也需要配置的整整齐齐。在工艺设计前，就需要对所有布线进行总体考虑，如采用BIM 技术将布线在电脑模拟出来，避免交叉等情况出现，有利于整体布线的美观。

3 结语

总之，在电气柜的设计中，工艺设计非常重要，极大地影响着电气柜在电力系统中的适用性。电气柜工艺设计主要应考虑本文所提出的四个方面的问题，特别是功能性和安全性，这是必须要满足的要求。而环保性和美观性也是体现电气柜品质非常重要的设计要素。当然，在电气柜的工艺设计中，结构工艺、电气工艺和装配工艺都始终贯穿整个电气柜的工艺设计过程，电气柜发展的新趋势还会进一步融入网络和信息技术，向智能化方向发展。电气工艺设计偏重于多功能性和智能化，结构工艺设计偏重于安全性和环保性，装配工艺设计则偏重于人体工程学和美观性。只有各方面都能相互协调，相互配合，将新型技术和科学融入电气柜的工艺设计当中，我国的电气柜也会更多地走向世界。