基于應(yīng)急發(fā)電車的移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置

陳華霖，吳愛軍，陳 宇，王廣利，鄭為民

（1.上海市電力公司松江供電公司，上海 201600；2.上海埃佩電力科技有限公司，上海 200090）

0 引言

為了提高客戶對(duì)供電質(zhì)量和用電可靠性的要求，避免因發(fā)生電力故障或電力事故而影響上海電網(wǎng)的正常運(yùn)行，采用應(yīng)急發(fā)電新技術(shù)，設(shè)計(jì)無污染、安全可靠、長(zhǎng)壽命、低成本，符合節(jié)能環(huán)保理念和國(guó)家電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范要求的配電新設(shè)備被提上議事日程。

新近研發(fā)的移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置，摒棄了過去的傳統(tǒng)做法，即在應(yīng)急發(fā)電車等應(yīng)急電源到達(dá)客戶配電房之后，采用扳手加螺栓的方法將應(yīng)急電源接入客戶低壓側(cè)的做法，現(xiàn)在通過接入技術(shù)的改進(jìn)，采用以智能低壓斷路器為主體的自動(dòng)化控制接入方式。

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的基本結(jié)構(gòu)，由方便搬運(yùn)的柜體和斷路器小車組成，選用的智能低壓斷路器具有完整的電氣保護(hù)功能，如參數(shù)初始化、組態(tài)、診斷、測(cè)試、維護(hù)等，供電時(shí)通過操作手柄控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得斷路器小車在導(dǎo)軌上滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)推進(jìn)與退出的功能，具有斷開、測(cè)試和連接三種設(shè)定狀態(tài)。

1 項(xiàng)目背景

在電網(wǎng)運(yùn)行中因各種故障或事故造成的停電，使得供電可靠性下降，給電力客戶的日常生產(chǎn)和生活造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成電氣設(shè)備損壞或人身威脅。在當(dāng)今創(chuàng)建上海智慧城市、光纖入戶、建設(shè)新城的大都市大經(jīng)濟(jì)發(fā)展下，上海電力用心服務(wù)，不斷提高供電質(zhì)量和供電可用率，已被廣大客戶認(rèn)可。在創(chuàng)新轉(zhuǎn)型更上一層樓的今天，特別是近年來隨著我國(guó)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)的消化吸收，助推了工業(yè)快速接插件技術(shù)的日益成熟及推廣應(yīng)用，也孕育了移動(dòng)式應(yīng)急電源及應(yīng)急電源快速連接技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步。移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的投運(yùn)，為上海電網(wǎng)安全運(yùn)行增添了新技術(shù)和新設(shè)備。

2 研發(fā)應(yīng)急發(fā)電車連接開關(guān)裝置

2.1 扳手加螺栓的方法存在諸多缺陷

1）采用螺栓緊固的方法，需要在銅排上打孔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)銅排的機(jī)械強(qiáng)度和載流量有一定影響；

2）采用螺栓與銅排連接時(shí)，連接處容易發(fā)熱，容易引發(fā)電氣事故；

3）現(xiàn)場(chǎng)操作有時(shí)會(huì)受到配電柜安放位置和空間限制，連接時(shí)需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間；

4）現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)缺少安全保護(hù)功能，可能會(huì)因誤操作引發(fā)意外傷害。

2.2 查新與調(diào)研

進(jìn)行科技查新和數(shù)據(jù)庫(kù)檢索：

1）國(guó)內(nèi)檢索，未見適用于低壓0.4kV，三相四線制的電力應(yīng)急供電系統(tǒng)的專用連接裝置。

2）國(guó)外檢索，未見國(guó)外有與之完全類似裝置的報(bào)道。

開發(fā)新裝置的方案調(diào)研：

方案一：設(shè)計(jì)一套完善的機(jī)械五防聯(lián)鎖和有明顯可見的電氣隔離斷口，保證在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的人員安全。

方案二：設(shè)計(jì)一套可移開式的主斷路器，改進(jìn)設(shè)計(jì)推進(jìn)和鎖定裝置。

方案三：設(shè)計(jì)一種技術(shù)較為成熟的大電流電纜連接器，實(shí)現(xiàn)在630A電流以下的應(yīng)急電源快速供應(yīng)。

2.3 設(shè)計(jì)方案

最終設(shè)計(jì)定為移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置，選用智能斷路器為主體保護(hù)單元，功能要求如下：

1）防止誤操作 斷路器手車在試驗(yàn)位置或工作位置時(shí)才能進(jìn)行合閘、分閘操作；在手車退出或推進(jìn)的過程中，斷路器無法合閘。

2）防止帶負(fù)荷推拉手車 斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)底盤車聯(lián)鎖使斷路器無法退出或推進(jìn)；只有斷路器處于分閘狀態(tài)時(shí)，斷路器才可以退出或推進(jìn)。

3）防止帶電掛接電線 斷路器手車在工作位置時(shí)，接地開關(guān)操作軸擋板鎖住，接地開關(guān)不能合閘；只有當(dāng)斷路器手車退出到試驗(yàn)位置，接地開關(guān)操作軸擋板才能解鎖，接地開關(guān)才能合閘。

4）防止帶接地線送電 當(dāng)接地開關(guān)關(guān)合時(shí)，聯(lián)鎖裝置擋住斷路器手車底盤，斷路器手車不能從試驗(yàn)位置進(jìn)入工作位置。

5）防止誤入帶電間隔 接地開關(guān)未合閘開關(guān)柜下門鎖住無法打開；只有接地開關(guān)合閘，柜下門才能開啟。

2.4 裝置特點(diǎn)

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置是應(yīng)急發(fā)電車的配套設(shè)備，由可方便搬運(yùn)的柜體和斷路器小車組成，工作頻率為50～60Hz，額定電壓為0.4kV，接線方式為三相四線制，具備“五防”功能及負(fù)載側(cè)漏電自動(dòng)分?jǐn)喙δ堋?/p>

1）裝置外殼 由優(yōu)質(zhì)304不銹鋼板制成，隔板由優(yōu)質(zhì)鍍鋁鋅鋼板制成，具有很強(qiáng)的抗氧化、耐腐蝕功能，而且剛度和機(jī)械強(qiáng)度都要比普通低碳鋼板高。外殼的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP54，各個(gè)功能隔室間的防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP2X。

2）裝置內(nèi)部 由電纜室和低壓斷路器室組成。電纜室分為進(jìn)線電纜室和出線電纜室，采用隔板將其與內(nèi)部低壓斷路器室隔開。高性能的低壓斷路器，具有欠壓保護(hù)、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)等多項(xiàng)必備保護(hù)功能，一旦部件發(fā)生故障，迅速切斷電源。低壓斷路器室內(nèi)裝有導(dǎo)軌，通過搖把轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿，可以將斷路器小車推進(jìn)或退出。

3）裝置底部 外殼前端帶有定向運(yùn)輸腳輪，后端配有萬(wàn)向運(yùn)輸腳輪，便于現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)和作業(yè)，如圖1所示。

圖1 移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置

3 連接裝置的工作原理

3.1 工作原理

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置包括柜主體和斷路器手車。柜主體內(nèi)被分隔為斷路器室、進(jìn)線電纜室和出線電纜室，斷路器手車與斷路器室之間，通過絲桿推進(jìn)器構(gòu)成左右水平滑動(dòng)連接關(guān)系，使斷路器手車在運(yùn)行位置和隔離位置之間滑動(dòng)。進(jìn)線電纜室和出線電纜室的外側(cè)壁上，分別設(shè)有4個(gè)快速電纜連接器，通過主回路觸頭座與斷路器手車的主回路觸頭連接，分別從出線電纜室的4個(gè)快速電纜連接器上引出末端設(shè)有快速銅排連接器的電纜。無需任何螺栓，依靠彈簧及壓緊裝置的靜壓力接觸，直接連接到各類固定配電銅排上。

3.2 設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

1）為了便于維修和整合功能，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方案 將移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的電纜室分為進(jìn)線電纜室和出線電纜室，裝配成獨(dú)立間隔室，分區(qū)域隔開進(jìn)線與出線。

2）為了作業(yè)安全，采用斷路器室與電纜室隔開的方案 即斷路器手車可以移開，防止操作者觸及進(jìn)線電纜室內(nèi)的帶電部分。斷路器室的隔離門帶有掛鎖裝置，左右兩側(cè)開有透明觀察窗。在柜門關(guān)閉的情況下，通過兩側(cè)的觀察窗，可以觀察到手車的所在位置、手車操作手柄上的ON（斷路器合閘）／OFF（斷路器分閘）及工作／非工作狀態(tài)指示燈等標(biāo)識(shí)，讓現(xiàn)場(chǎng)操作人員可以明顯識(shí)別應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的連接狀態(tài)，防止各種誤操作事故的發(fā)生，確保設(shè)備和人身安全。

3）為了快速連接應(yīng)急發(fā)電設(shè)備，采用可進(jìn)可出的操作方案 在斷路器室內(nèi)裝有導(dǎo)軌，通過搖把轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿，推進(jìn)或退出斷路器手車。將室內(nèi)的電纜同快速電纜連接器底座聯(lián)結(jié)一體。手車與連接裝置之間用1組插頭座聯(lián)接。手車主回路觸頭座的觸臂裝在斷路器的兩側(cè)，當(dāng)手車移動(dòng)到運(yùn)行位置時(shí)起電氣聯(lián)接作用。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)連接方式

在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，操作人員只需要將快速電纜連接器的另一端，插入箱體兩側(cè)的插拔式觸頭座后加以鎖緊，便已完成同外部電器設(shè)備電路的電氣連接。

出線和進(jìn)線電纜延伸出的連接電纜末端，帶有快速銅排連接器，無需螺栓，依靠彈簧及壓緊裝置的靜壓力接觸，可以直接連接到各類規(guī)格的電力母排上。裝置的進(jìn)線電纜直接與配套的應(yīng)急發(fā)電車連接，出線電纜直接與客戶配電房低壓側(cè)母排連接，從而完成對(duì)停電客戶的應(yīng)急供電。

4 在電力應(yīng)急供電中的應(yīng)用

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置研制成功后，與上海科泰公司的KV410CV型車載移動(dòng)式柴油發(fā)電車進(jìn)行配套工程性示范應(yīng)用，結(jié)果一次性順利完成電纜對(duì)接。

以往重要用電客戶需要進(jìn)入緊急保電工作狀態(tài)時(shí)，首先需要通過客戶服務(wù)中心向電力公司運(yùn)檢部門提出保電申請(qǐng)，申請(qǐng)同意后才能指揮應(yīng)急發(fā)電車到客戶現(xiàn)場(chǎng)?？蛻粼诒ｋ娖陂g一旦失電，隨即由客戶服務(wù)中心派用電監(jiān)察人員到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)客戶電工，將應(yīng)急發(fā)電車上延伸出的電纜接頭手動(dòng)連接到客戶的配電母排上。隨后，用電監(jiān)察人員通知應(yīng)急發(fā)電車操作人員進(jìn)行合閘通電，完成整個(gè)應(yīng)急供電過程。

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置研制成功后，改進(jìn)了以往的應(yīng)急供電方式。改為可以由客戶服務(wù)中心用電監(jiān)察人員事先在不影響正常用電的情況下，指導(dǎo)客戶電工將應(yīng)急發(fā)電車連接開關(guān)裝置接入配電低壓母排；當(dāng)客戶在保電期間一旦發(fā)生失電，可以立刻將應(yīng)急發(fā)電車的輸出電纜直接連接到移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的進(jìn)線室，縮短了寶貴的用電連接時(shí)間。

兩種操作方式的經(jīng)濟(jì)性比較如表1所示。

表1 兩種操作方式的經(jīng)濟(jì)性比較

由于移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置帶有開閘／關(guān)閘保護(hù)和過流保護(hù)等功能，通過柜體上的透視窗，可以明顯觀察到裝置內(nèi)的隔離斷口，讓現(xiàn)場(chǎng)操作人員能明顯識(shí)別應(yīng)急發(fā)電設(shè)備的連接狀態(tài)，防止了各種誤操作事故的發(fā)生，提高了安全系數(shù)，確保了設(shè)備和人身安全。

5 結(jié)語(yǔ)

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的新穎性和實(shí)用性，主要體現(xiàn)在能夠很好地結(jié)合應(yīng)急發(fā)電車實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急供電，連接裝置體積適中輕巧，方便現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)和移動(dòng)定位，可以進(jìn)一步明確客戶、客戶服務(wù)中心與運(yùn)檢部三者之間的責(zé)任界面，提前做好客戶側(cè)接入準(zhǔn)備，最大限度地縮短應(yīng)急發(fā)電車等應(yīng)急電源的接入時(shí)間，從而減少客戶停電時(shí)間，提高供電可用率，提升保電效率，在電力應(yīng)急保電工作中值得推廣應(yīng)用。

移動(dòng)式低壓開關(guān)連接裝置的新功能還在開發(fā)，存在的不足地方還在攻關(guān)和完善，現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)管理還在總結(jié)，現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)范和設(shè)備維護(hù)細(xì)則還在制定。相信，通過后繼項(xiàng)目的深度研發(fā)和合作，采用智能識(shí)別系統(tǒng)的自動(dòng)投切功能，將實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶供電的無縫連接。