高鐵地面變電所低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)

楊邵玲 張濱

1．沈陽通運(yùn)電力設(shè)備工程有限公司 遼寧沈陽 110000 2．遼陽石化分公司煉油廠 遼寧沈陽 111003

1 低壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的高鐵地面變電所的低壓開關(guān)柜是采用高可靠性模數(shù)化固定分隔式結(jié)構(gòu)，低壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的基本骨架為組合裝配式結(jié)構(gòu)，柜內(nèi)零部件尺寸、小室尺寸，均實(shí)行模數(shù)化；開關(guān)最小單元為8E（E=25mm），功能單元規(guī)格分別為：8E/4、8E/2、8E、16E、24E。固定分隔部件應(yīng)設(shè)有聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，保證只有當(dāng)主電路被分?jǐn)嗪笏拍艹槌龌虿迦?。固定分隔單元帶有?dǎo)軌和推進(jìn)機(jī)構(gòu)，設(shè)有運(yùn)行、試驗(yàn)和分離位置，在這些位置上給予明顯的區(qū)別標(biāo)志。骨架板材厚度采用2．5mm。底板板材厚度為1．5mm。柜體外殼、全部框架、內(nèi)隔板及功能單元采用高質(zhì)量的覆鋁鋅鋼板，門板采用高質(zhì)量的冷軋鋼板。加工后剪切口具有較強(qiáng)的自愈能力不會發(fā)生腐蝕或生銹現(xiàn)象，柜體的金屬結(jié)構(gòu)件經(jīng)過防腐處理。開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)使得正常運(yùn)行、監(jiān)視和維護(hù)工作能安全方便地進(jìn)行。對于額定參數(shù)相同以及相同而需要替代的元件能互換[1]。

2 元件選型

2.1 低壓開關(guān)柜的電氣元件組成

高鐵地面變電所的低壓開關(guān)柜由進(jìn)線柜、電容柜、母聯(lián)柜、饋出柜組成。進(jìn)線柜的電氣元件有框架斷路器、數(shù)顯表、RTU、浪涌保護(hù)器、母排等；電容柜的電氣元件有塑殼斷路器、接觸器、熔斷器、電容電抗、母排等；母聯(lián)柜有框架斷路器、數(shù)顯表、RTU、UPS、母排等；饋出柜有塑殼斷路器、數(shù)顯表、RTU、母排等。

2.2 電氣元件的技術(shù)參數(shù)

（1）框架斷路器?？蚣軘嗦菲髦饕紤]框架等級額定電流、額定電流、級數(shù)、額定極限短路分?jǐn)嗄芰?、額定運(yùn)行短路分?jǐn)嗄芰Α㈩~定關(guān)合短路電流、額定短時(shí)耐受電流、安裝形式等技術(shù)參數(shù)。

（2）塑殼斷路器。塑殼斷路器主要考慮額定電流、額定工作電壓、額定絕緣電壓、極數(shù)、額定極限短路分?jǐn)嗄芰Φ燃夹g(shù)參數(shù)。

（3）數(shù)顯表。進(jìn)線柜、母聯(lián)柜、電容器柜的智能電力儀表應(yīng)能監(jiān)測三相電流、電壓、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、開關(guān)位置、故障信號。儀表應(yīng)具備電能計(jì)量功能。

（4）低壓補(bǔ)償電容器和電抗器。采用無毒無公害，干式自愈性電容器。電容器額定電壓不低于525V，長期過電壓不低于1．1Un；具有過壓保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)過電流、過溫度和過壓力保護(hù)。過零投切的快速補(bǔ)償開關(guān)，性能指標(biāo)完全滿足電容補(bǔ)償柜的使用要求，電器壽命不少于150，000 次，機(jī)械壽命不少于30 萬次。

（5）UPS 電源裝置。成套切換裝置和UPS 放置在各低壓進(jìn)線柜柜內(nèi)，容量5kVA/1h。UPS 設(shè)備自帶備自投裝置。UPS 為低壓開關(guān)提供停電狀態(tài)下的操作電源，同時(shí)為低壓開關(guān)柜事故照明、排風(fēng)扇、電輔加熱裝置等提供不間斷交流電源，還為開關(guān)電源（AC-DC）提供交流電源，從而為RTU、低壓開關(guān)、智能裝置、通信設(shè)備等提供直流工作電源。UPS 提供智能監(jiān)控接口，經(jīng)RTU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)向遠(yuǎn)動主站提供工作狀態(tài)、電池狀態(tài)、故障報(bào)警等信息。

（6）RTU 裝置。RTU 負(fù)責(zé)開關(guān)站低壓電動開關(guān)的監(jiān)控，負(fù)責(zé)采集遙信、遙測、遙控信號。遙信：各進(jìn)出線低壓開關(guān)位置、主備電源位置、事故照明、當(dāng)?shù)?遠(yuǎn)方位置、以及電度脈沖信號等等；遙測：進(jìn)出線三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、直流電源等；遙控：進(jìn)出線低壓電動開關(guān)、雙電源切換。RTU 可以作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)就近其他自動化裝置的數(shù)據(jù)[2]。

3 控制回路的設(shè)計(jì)

3.1 控制回路的設(shè)計(jì)

進(jìn)線開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)設(shè)置自動投入裝置（正常時(shí)母聯(lián)開關(guān)為分?jǐn)酄顟B(tài)），開關(guān)間要實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，保證在任何情況下不得三臺開關(guān)同時(shí)處于合閘狀態(tài)（母線故障不允許母聯(lián)自動投入）。

進(jìn)線柜、母聯(lián)柜、三級負(fù)荷柜各設(shè)一個(gè)“就地/遠(yuǎn)動”轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)就地和遠(yuǎn)動控制的轉(zhuǎn)換。母聯(lián)柜還應(yīng)設(shè)一個(gè)電源“投入/切除”的轉(zhuǎn)換開關(guān)，只有當(dāng)開關(guān)處于投入位置時(shí)母聯(lián)開關(guān)才能合閘。兩臺進(jìn)線開關(guān)和三級負(fù)荷總開關(guān)間要實(shí)現(xiàn)聯(lián)動，任何一路進(jìn)線電源故障導(dǎo)致開關(guān)跳閘或變壓器檢修時(shí)，斷開兩段母線上的三級負(fù)荷總開關(guān)后，母聯(lián)開關(guān)才能合閘。

3.2 聯(lián)鎖控制的設(shè)計(jì)

所有低壓斷路器均采用電動操作機(jī)構(gòu)以及“就地/遠(yuǎn)動”轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)就地控制。雙電源，單母線分段，設(shè)有母聯(lián)，正常運(yùn)行時(shí)，2 臺動力變壓器并列運(yùn)行，母聯(lián)打開；當(dāng)一路電源失電時(shí)，母聯(lián)開關(guān)閉合，由一臺動力變壓器供電給全所負(fù)荷。當(dāng)失電電源恢復(fù)供電時(shí)，母聯(lián)可自動或手動恢復(fù)。電源進(jìn)線與母聯(lián)開關(guān)間設(shè)電氣連鎖。

3.3 二次回路的設(shè)計(jì)

所有控制電纜（線）均采用無鹵、阻燃電纜（線）。所有構(gòu)件適應(yīng)所在的工作環(huán)境。柜內(nèi)線、纜兩端均有不掉色編號，方便查線?？刂苹芈?、CT 二次回路應(yīng)采用600 伏耐熱的維尼綸絕緣的銅芯電線，導(dǎo)線截面不得小于2．5mm2（控制回路在本柜體內(nèi)的導(dǎo)線導(dǎo)線截面為1．5mm2）。端子排與電纜（電纜芯為硬銅線）的壓接方式應(yīng)保證與電纜連接的永久性和可靠性，投標(biāo)人應(yīng)提供連接方法說明書及連接專用工具。端子排標(biāo)志應(yīng)正確、完整、清楚、牢固，端子排的安裝位置使運(yùn)行、檢修、調(diào)試方便。開關(guān)柜的每個(gè)端子排設(shè)有獨(dú)立的端子號，可方便地進(jìn)行拆裝。所有CT 二次回路都設(shè)置短路裝置，防止試驗(yàn)時(shí)CT 開路[3]。

4 母排設(shè)置

低壓開關(guān)柜內(nèi)的主母線和配電母線均為五母線，材料應(yīng)選用銅材料做成，其相對導(dǎo)電率不小于99%。

5 結(jié)語

低壓開關(guān)柜在高鐵地面變電所電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，高鐵地面變電所低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)決定著高鐵地面變電所穩(wěn)定運(yùn)行。通過對高鐵地面變電所低壓開關(guān)柜的設(shè)計(jì)，達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行的目的。