唐成成
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摘要：高低压成套开关设备是电气系统内部关键的组成构件。随着高低压成套开关设备在各个行业领域电气控制系统中的不断普及，人们对其设备效能提出了更高的要求。基于上述情势，本文将从元件排布、系统电路、设备性能三个层面，探究高低压成套开关设备的具体优化设计思路，以期有效提升设备的整体效能，使其更加满足人们的使用需求。
关键词：电力系统；高低压成套开关设备；优化设计
高低压成套开关设备在电气系统中的应用价值体现在：它能够控制、转换、保护当前电力系统内部电路，从而显著优化电力系统的整体效能。而元件排布、系统电路、设备性能是影响高低压成套开关设备各项运行性能的主要因素，是确保设备最大化发挥应用价值的基础。因此，结合电力系统运行环境，从上述三个因素入手对高低压成套开关设备进行优化设计，是提升设备整体效能、提高设备应用性的最有效途径。
一、从元件排布层面进行优化设计
（一）对元件结构形式进行优化
在进行高低压成套开关设备元件结构形式优化设计时，设计人员应重点把握以下设计要点：（1）为提高后续检修工作在便利性，元件安设高度与高低压开关柜柜体底部的最小垂直距离应大于20cm（2）在进行设备操作手柄设计时，应确保设计高度与开关柜柜底间的距离为1.5m（3）设备的仪表设施应布置在操作人员的可视和可操范围内（4）当遇到带有高强度电流、较大系统负荷的特殊电路系统，因其电路线路的数目较多，为实现提高系统布线效率的优化目标，应确保开关柜体处于较低的位置（5）针对设备内部持续散热或散热量较大的特殊元件，应在元件附近设置恰当的散热装置。除了上述设计要点，设计人员还应在具体分析建筑物结构形式的基础上，从实际需求出发进一步优化柜体安装和线路布设的设计方案，从而最大化提升高低压成套开关设备的科学性和效能。
（二）对元件排布方式进行优化
高低压成套开关设备的柜体形式和性能，能够对元件的排布次序和具体排布方式产生直接影响，因此，在进行开关设备优化设计时，应优先考虑设备的柜体形式和性能，例如：当开关设备为抽屉类柜体时，为最大化提升开关设备的可操性，在设计时应选用与柜体构造更为契合的插拔式开关元件。其次，在元件排布设计时，设计人员还应考虑开关柜的整体构造和形态，例如：当开关柜的空间结构具有狭窄性特征时，应优先选用内部结构紧凑、防护性能优越的小体积元件，从而有效提升开关柜的空间利用率，达到优化开关设备综合使用性能的设计目的。最后，各类元件的拆卸便利性也是元件排布优化设计需要重点考虑的因素。尤其是针对操作频繁或容易磨损的元件，更应考虑其元件更换的便利性。结合上述三个要点进行高低压成套开关设备元件排布方式优化设计，能够对开关设备的综合性能进行有效的优化和改良，切实提升设备的应用效能[1]。
二、从系统电路层面进行优化设计
（一）优化系统设备辅料
系统设备辅料对于高低压开关设备的整体性能具有重要的影响，因此，优化系统设备辅料是开关设备系统电路优化设计工作的必要内容。壳体、母排、电缆是高低压开关设备的主要辅料，其中母排对开关设备运转效率的影响效果最为明显，是辅料优化设计的着重点。母排弧导线包含铜质和铝制两种规格与形式，设计人员在进行设备辅料优化时应结合工程施工标准和客户具体使用需求，合理选择辅料类型并科学布设，以此达到最理想的优化配置效果。
于此同时，在辅料优化设计过程中，还应对用户过载裕度进行优化了，例如：对于常规开关设备，可选用铜排作为基础性的母线构造；对于大电流线路，可采用多铜排并联的特殊性系统构造，这样既能够有效提升开关设备的整体载流能力，为用户提供更充裕的过载裕度，又能够显著压缩资金投入量，实现节约成本的优化设计目标。
（二）结合系统负荷进行优化设计
高低压套开关设备主电路的总体分布方式受到设备系统负荷特性的直接影响，因此，在对开关设备进行设计优化时，必须要对系统负荷量进行科学、精准的确定。设备系统负荷量的确定需要综合考虑系统分布现状、系统容量、设备运行影响、供电距离等多个因素，在此基础上，规划出更具科学性的电压供给方案，从而达到提高开关设备功率因素的优化设计目标。同时，确定各类设备负荷的关键在于对设备运行环境状态、设备运行周期、设备固有季节特性等因素的综合性把握，从而确保在不影响开关设备正常运转的前提下，最大化发挥其应用效能。此外，设计人员还应对能够直接影响设备运行效率的内外部因素进行整体性分析，采用针对性的优化设计手段，避免系统接地现象、系统短路电流对开关设备正常运转状态的影响。
（三）结合运行环境进行优化设计
开关设备所处的运行环境对设备基础应用性能的发挥具有决定性的影响，因此，设备运行环境是开关设备优化设计的重要考虑因素。如：若开关设备处于带有较高电荷或粉尘运行环境，则优化设计时必须对元件体积进行限制并选用具有良好密封性的元件；若开关设备处于振动性较强或海拔较高的运行环境，则优化设计时应选用具有良好抗震性的元件；若开关设备处于高层建筑，则应采用电缆桥架的形式将其与各种电力线路进行连接，从而有效缩减低层线路数目。总而言之，高低压整体开关设备的优化设计必须要考虑运行环境，这样才能确保设备运转的稳定性和安全性[2]。
三、从设备性能层面进行优化设计
（一）对低压成套开关设备的性能优化
低压成套开关设备性能优化的重点在于用户使用量和系统载流容量的优化，其核心措施是降低设备元件的损坏程度，从而确保开关设备能够长时间发挥出最佳应用效能。在湿度相对较大或空气污染较大的区域内，低压成套开关设备设计优化的重点应是优化确定系统载流容量，通过抗电离、加强密封等措施，实现降低运行环境对开关设备的损害，延长设备运行寿命的目标。对于容易受到外界电离干扰的低压开关，应遵循因地制宜的设计思路，利用针对性的技术手段降低环境中电离辐射对设备的影响，从而确保低压成套开关设备的稳定性和耐久性。
（二）对高压成套开关设备的性能优化
提高设备安全性是高压成套开关设备性能优化的重点。在优化设计时，应做好以下几个工作：（1）由于高压开关柜柜体结构能够有效避免突发性的开关部件损伤，尤其是涉及开关操作出现误差的情形，因此要严格把控柜体质量，确保柜体结构强度（2）安装闭锁电磁铁与程序锁，并严格界定其准入标准、控制元件质量，切实提高高压开关设备的安全效能（3）在进行非标准特殊高压开关柜柜体结构设计时，应确认柜体的最大承受限度，从而避免因柜体承受超限而引发的开关设备故障问题[3]。
结语：
综上所述，高低压整体开关设备是现阶段电力系统的重要组成部分，对电路具有保护、控制的作用。因此，设备的功能性、安全性和稳定性至关重要。为满足新时期人们对高低压整体开关设备的性能要求，可以从元件排布、系统电路、设备性能三个层面对其进行优化设计，使其具有更高的应用效能。
参考文献：
[1]杨俊程.高低压成套开关设备优化设计研究[J].科技经济导刊,2020,28(36):74-75.
[2]郭陞团.对高低压成套开关设备优化设计的几点思考[J].科技经济导刊,2019,27(13):75.
[3]詹丽玲.高低压成套开关设备的优化设计探析[J].科技经济导刊,2019,27(12):77.