地鐵車站變電所電氣元器件選型分析

鄒榮

摘 要：地鐵車站變電所所用的電氣元器件種類比較多，且不同種類的元器件又可分不同的類型，在設(shè)計變電所的過程中，應(yīng)綜合考慮地鐵車站配電系統(tǒng)的具體情況，依據(jù)電壓、電流、負荷等選擇適合的電氣元器件。如果元器件的選型不當(dāng)，不僅會影響變電所的運行效率，而且會影響整個地鐵車站的運行，嚴(yán)重時甚至造成地鐵乘客的人身傷亡，因而，應(yīng)高度重視地鐵車站變電所的電氣元器件的選型。文章先分析電氣元器件選擇的一般條件，在此基礎(chǔ)上探討斷路器、電流互感器等電氣元器件的選型，以期能為地鐵車站變電所有關(guān)設(shè)計單位提供參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車站；變電所；電氣元器件；選型；條件

1 引言

地鐵是我國重要的公共交通基礎(chǔ)設(shè)施，客流量較大，因而，保證地鐵的安全對于保證我國社會穩(wěn)定和經(jīng)濟健康發(fā)展具有重要的意義。變電所時地鐵車站的核心系統(tǒng)，因而必須慎重選擇變電所所用到的電氣元器件，在選擇電氣元器件的型號時，應(yīng)結(jié)合地鐵車站變電所的具體情況和電氣元器件的參數(shù)認真分析，選擇適宜的電氣元器件，從而保證地鐵的正常運行。

2 地鐵車站變電所電氣元器件選擇的一般條件

2.1 電氣元器件選擇的一般原則

在選擇地鐵車站變電所電氣元器件時，首先應(yīng)使其滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并同時考慮到遠景發(fā)展。在選定電氣元器件后，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件進行校核，以達到技術(shù)上的先進性與經(jīng)濟上的合理性，安全可靠且與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。如果所選擇的電氣元器件是同類設(shè)備，則應(yīng)盡量減少電氣設(shè)備規(guī)格品種。選用的電氣元器件品種，應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，確保其經(jīng)過正式鑒定的型式試驗報告并為合格產(chǎn)品。

2.2 電氣元器件選擇的技術(shù)條件

在選擇電氣元器件時，應(yīng)保證其能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。在長期工作條件下，所選用電器元器件的允許最高工作電壓不應(yīng)低于該回路的最高運行電壓，且額定電流也不應(yīng)低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流，允許機械荷載也不應(yīng)小于在電氣元器件引線在正常運行和短路時的最大作用力。選定電器元器件后，應(yīng)按可能通過的最大短路電流進行動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗，確認其符合規(guī)定的條件。此外，在工作電壓和過電壓的作用下，電氣元器件的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電氣元器件的絕緣水平，應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設(shè)備相應(yīng)的保護水平來確定。當(dāng)所選電氣元器件的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時，應(yīng)通過絕緣配合計算，選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護設(shè)備。

3 地鐵車站變電所電氣元器件的選型分析

3.1 斷路器操作機構(gòu)選型

斷路器是一種較為常見的開關(guān)裝置，能夠完成對正?；芈窏l件下的電流的關(guān)合、承載和開斷動作，同時也適用于異常回路條件下的電流的關(guān)合、規(guī)定時間內(nèi)的承載和開斷動作。在地鐵車站變電所中，當(dāng)出現(xiàn)過載、短路或欠壓等問題時，斷路器能自動切斷電路，而且無需變更零部件即可分?jǐn)喙收想娏?，因而，常利用斷路器來分配電能，并保護電動機和電源線路。線路由35KV/0.4變壓器，低壓斷路器額定短時耐受電流（Icw）滿足：50kA3秒，地鐵車站變電所所用的斷路器有多種選型，按操作方式可分為電動操作、儲能操作和手動操作三種，按結(jié)構(gòu)劃分，又可分為萬能式和塑殼式斷路器。通常，進線斷路器和母聯(lián)斷路器采用萬能式電動儲能斷路器的操作機構(gòu)，操作機構(gòu)的控制電源電壓為：110VDC。

3.2 進線斷路器欠壓保護

在地鐵車站變電所，為了防止低壓電氣的運行狀態(tài)為欠壓或缺相狀態(tài)，通常都會為進線斷路器配備欠壓保護。一般而言，欠壓保護功能的實現(xiàn)主要通過邏輯編程或欠壓脫扣器來完成。如果額定工作電壓下降了30&-65%，欠壓脫扣器應(yīng)進行動作。當(dāng)電源電壓不低于脫扣器額定工作電壓的85%時，欠壓脫扣器應(yīng)能保證斷路器處于閉合狀態(tài)，當(dāng)電源電壓不足脫扣器額定工作電壓的35%時，則應(yīng)阻止斷路器的閉合。欠壓保護對斷路器的動作可以瞬時進行，也可以延時進行，且延時的時間是可以調(diào)節(jié)的。正常狀態(tài)下，欠壓脫扣器應(yīng)保持一定的工作電壓，使得脫扣器的鎖鉤足以克服彈簧的作用力，而不致影響斷路器的合閘。當(dāng)電壓降低到設(shè)定的范圍時，脫扣器的鎖鉤就會復(fù)位，從而使得斷路器能夠跳閘而斷開回路。

一般情況下，地鐵車站變電所負責(zé)的配電范圍往往較大，且具有較多的一級負荷，哪怕系統(tǒng)電壓只是發(fā)生瞬間的波動，都有可能致使脫扣器動作，從而發(fā)生大面積停電的現(xiàn)象，由于脫扣器脫口后需要通過手動來恢復(fù)現(xiàn)場，也會延長恢復(fù)供電的時間，從而嚴(yán)重影響地鐵的正常運行秩序。當(dāng)前，欠壓線圈一般只存在于AC相見，不能全面地防止缺陷保護，因而，可以在變電所中設(shè)置一套PLC，將電動操作機構(gòu)配置到進線斷路器中，以實現(xiàn)遠方分合閘，利用智能儀表來收集三相線電壓信號，并將其上傳到PLC裝置，比較實際的線電壓與預(yù)定的線電壓范圍，如果母線電壓的信號出現(xiàn)異常，利用延時來調(diào)節(jié)，延時按避免受到瞬間電壓波動的影響，則將分閘指令發(fā)送到相應(yīng)的進線斷路器，并投入母聯(lián)備自投，從而實現(xiàn)母聯(lián)斷路器的合閘。

3.3 進線斷路器極數(shù)和智能儀表選型

當(dāng)前，我國地鐵車站往往采用的是380/220V三相四線制低壓配電系統(tǒng)，整個車站設(shè)置一套綜合接地裝置，采用TN-S型式接地，接地電阻控制在1Ω內(nèi)，且正常情況下處于絕緣狀態(tài)。雖然，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)被破壞，而導(dǎo)致其金屬外殼帶電時，應(yīng)對其進行可靠接地操作，這樣即使中性線沒有隔離，也能保持裝置外導(dǎo)電部分與外露導(dǎo)電部分的電位水平Uf相同，由于沒有電位差，也能防止檢修人員與中性線接觸時受到電擊，但是，在同一個車站由兩路不同電源供電，為避免形成雜散電流通路對敏感信息技術(shù)設(shè)備產(chǎn)生的干擾，因而，進線斷路器和母聯(lián)斷路器常采用4P斷路器。

在地鐵車站的變電所中，當(dāng)負荷容量較大時，應(yīng)使所配置的智能儀表能采集電度量并可以上傳到相關(guān)計量管理系統(tǒng)，從而簡化對負荷的計量管理，并方便分析節(jié)能措施。

3.4 電流互感器選型

電流互感器的選擇主要指的是數(shù)目與二次測電流這兩個要素。電流互感器個數(shù)的選擇與負荷的種類有關(guān)，如果是三相平衡負荷，則配置一個電流互感器即可，但如果是三相不平衡負荷，則通常要求三相各配置一個電流互感器。當(dāng)前我國地鐵的實際運行中存在嚴(yán)重的三相不平衡程序，因而一般配置三個電流互感器。

當(dāng)負載存在較大的阻抗時，在容量相同的條件下，對于電流互感器允許接的二次阻抗而言，二次額定電流是1A的大于5A的電流互感器，且測量準(zhǔn)確度更高。通常，可以通過直接測量法和電流矢量法實現(xiàn)進線斷路器的接地故障保護。利用直接測量法來操作時，需在進線斷路器上設(shè)4個電流互感器，當(dāng)前，我國地鐵車站在進線處一般配置4個電流互感器。

4 結(jié)束語

在選擇地鐵車站變電所電氣元器件時，應(yīng)綜合各項因素，選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的最優(yōu)電氣元器件選型，從而保障我國地鐵運行的安全性和可靠性。

參考文獻

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