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GCS交流低压固定式开关设备技术研制总结报告一、 产品开发的技术背景GCS 型低压抽出式开关柜使用于三相交流频率为 50Hz ， 额定工作电压为380（400）V、（660）V，额定电流为4000A及以下的发、供电系统中的配电、电动机集中控制、无功功率补偿使用的低压成套配电装置，广泛应用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等场所。经过多年的技术研发，GCS 型低压抽出式开关柜已经成为较成熟的一款产品，但经过长期使用，暴露了很多不足之处，如： 1）在现有的开关设备中，柜体侧框采用8MF型材焊接而成，焊接点较多，侧框变形误差大，加大柜体总装精度；组装零件较多，加大了生产制造成本。2）母线基本采用在柜体后部的侧面出线方式，占用了大量后部空间，给日常维护和检修带来不便。3）一、二次出线需要通过转接头接到侧面，但柜体侧面空间狭小，操作困难；且接线较为集中，干扰现象严重。4）顶盖采用组装式结构，各零部件各自加工，组装工序多，生产效率低，且一致性较差。由于现有产品存在诸多不足，因此开发一种可靠性好、维护方便、生产效率高的交流低压开关设备具有很好的经济效益和社会效益。 二、产品研究内容、技术方案、技术路线1、研究设计内容：1）在结构方面，加大标准化力度，设计了新型的组装式基本骨架，仅由九种零件便可组成基本骨架，提高了结构的机械性能。保证了整机的装配精度和批量生产。在产品中大量使用了自攻螺钉，装配效率大大提高。 2）、采用顶置主母线系统，将母线水平部分移到柜体上部，在现场安装情况下可实现并柜后从顶部整体贯通装配，方便工程现场安装使用。垂直母线系统采用新型的“Y”型截面铜排，功能板式固定安装，采用封闭罩防护。减小安装空间，增大载流量，提高动热稳定性。封闭罩式结构提高了安全防护性能，最大限度的减少了燃弧的扩散。所有出线均采用后出线方式，做到前部操作、后部接线，便于检修和操作。3）通风顶盖采用一体式折弯成型，减少生产工序，提高生产效率。4）横梁增加了折弯边结构，便于底板和顶盖的安装；侧边采用模具折弯成型，减少焊接变形。接地母排采用直弯角连接方式，可有效消除柜体之间距离带来的安装尺寸影响。2、产品要达到的主要技术指标1)、额定工作电压：AC 380V； 2）、额定绝缘电压：AC 660V； 3）、主母线额定电流：4000A； 4）、主母线额定短时耐受电流：50kA/1s； 5）、主母线额定峰值耐受电流：105kA； 6）、主开关额定分断能力：50kA； 7）、外壳防护等级：IP40。3、技术方案产品采用顶部进线方式，将母线水平部分移到柜体上部，在母线垂直段外侧加装可拆卸封闭罩，便于检修；顶盖采用一体式折弯成型，减少生产工序，提高生产效率；横梁增加了折弯边结构，便于底板和顶盖的安装；柜体间接地母排采用直弯角连接方式，可有效消除柜体之间距离带来的安装尺寸影响，安装方便。4、技术路线4.1、总体方案本GCS交流低压固定式开关设备产品由以下主要部件组成：功能单元、母线、柜体、联锁机构等，产品外形图如下： 产品外形图4.2、关键技术的设计4.2.1、顶部进线结构设计普通GCS交流低压固定式开关设备产品，其母线基本采用在柜体后部的侧面出线方式，占用了大量后部空间，给日常维护和检修带来不便。本项目采用顶部进线方式，将母线水平部分移到柜体上部，在母线垂直段外侧加装可拆卸封闭罩，便于检修。可拆卸封闭罩采用金属材料，并采用镂空结构，与塑料材料相比具有更好的防火性能和散热性能；能有效防止开关元件因故障引起的飞弧或母线与其它线路断路造成的事故。母线水平部分移到柜体上部后，在柜体后部只占用较小的垂直段面积，为后部出线腾出了空间，故出线均集中在柜体后部，做到前部操作、后部接线，功能区分明，便于检修和操作。后出线结构不再需要传统侧出线方式必须的转接件，降低了成本，且与侧出线相比，后部操作空间大，更适合安装和维护等操作。其结构示意图如下：柜体结构示意图并将柜体传统的封闭式后板改成对开式活动门，便于产品一、二次接线和检修，提高产品实用性。4.2.3、一体式折弯成型顶盖设计传统开关柜顶盖均是采用多个部件组装而成，包括上盖、下盖、防尘网等。各零部件各自加工，装配工序多，生产效率低，且一致性较差。结构如下图所示：传统柜体顶盖结构为此本项目产品顶盖采用一体式折弯成型，减少生产和安装工序，提高生产效率，并且一致性好。防尘采用侧面冲孔内焊防尘网，提高防护。如下图所示：本项目产品顶盖结构4.2.4、横梁和接地母排改进传统产品的横梁采用传统的G型材结构，与底板或顶盖安装孔处于水平方向，在安装时需要对底板进行支撑，安装难度较大。本项目横梁增加了折弯边结构，底板只要搭在新增的折弯边上，不需要支撑固定，便于的安装；侧边采用模具折弯成型，减少焊接变形。传统横梁与底盖联接结构示意图 本项目横梁与底盖联接结构示意图传统产品的相邻柜体之间接地母排采用水平搭接结构，在安装时需要将安装孔对齐。但由于柜体之间的间隔不能均匀，在安装时需不断调整柜体位置，安装难度较大。本项目接地母排采用直弯角连接方式，可有效消除柜体之间距离带来的安装尺寸影响，通过螺钉拧紧即可使两柜体紧密联接。两种安装结构示意图如下：传统接地母排联接结构 本项目接地母排联接结构4.3、产品工艺流程三、技术特征1、在结构方面，加大标准化力度，设计了新型的组装式基本骨架，仅由九种零件便可组成基本骨架，提高了结构的机械性能。保证了整机的装配精度和批量生产。在产品中大量使用了自攻螺钉，装配效率大大提高。底部横梁增加了折弯边结构，便于底板的安装；2、散热顶盖采用一体式折弯成型，减少生产和安装工序，提高生产效率，并且一致性好。防尘采用侧面冲孔内焊防尘网，提高防护。3、水平母线选用顶置，采用连接块并柜连接；水平母线也可以并柜后从顶部整体贯通装配，方便工程现场安装使用。垂直母线选用新型的“Y”型截面铜排，功能板式固定安装。减小安装空间，增大载流量，提高动热稳定性。封闭罩式结构提高了安全防护性能，最大限度的减少了燃弧的扩散。出线集中在柜体后部，做到前部操作、后部接线，功能区分明，便于检修和操作；不再需要传统侧出线方式必须的转接件，降低了成本；后部操作空间大，更适合安装和维护等操作。柜体间接地母排采用直弯角连接方式，可有效消除柜体之间距离带来的安装尺寸影响，安装方便。四、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较项目产品采用顶部进线方式，将母线水平部分移到柜体上部，在母线垂直段外侧加装可拆卸封闭罩，便于检修；设计了一种新型的槽型型材，使箱体结构比较稳定，不易发生变形，提高使用寿命；顶盖采用一体式折弯成型，减少生产工序，提高生产效率；横梁增加了折弯边结构，便于底板和顶盖的安装。本项目产品与国内外同类产品相比，具有以下优点：1、采用顶部进线方式，将母线水平部分移到柜体上部，在母线垂直段外侧加装可拆卸封闭罩，便于检修。可拆卸封闭罩采用金属材料，并且表面采用镂空结构，与塑料材料相比具有更好的防火性能和散热性能。出线集中在柜体后部，做到前部操作、后部接线，功能区分明，便于检修和操作；不再需要传统侧出线方式必须的转接件，降低了成本；后部操作空间