高鐵地面變電所低壓開關柜的設計

楊邵玲 張濱

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

1 低壓開關柜的結構設計

設計的高鐵地面變電所的低壓開關柜是采用高可靠性模數化固定分隔式結構，低壓開關柜結構的基本骨架為組合裝配式結構，柜內零部件尺寸、小室尺寸，均實行模數化；開關最小單元為8E（E=25mm），功能單元規格分別為：8E/4、8E/2、8E、16E、24E。固定分隔部件應設有聯鎖機構，保證只有當主電路被分斷后它才能抽出或插入。固定分隔單元帶有導軌和推進機構，設有運行、試驗和分離位置，在這些位置上給予明顯的區別標志。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、內隔板及功能單元采用高質量的覆鋁鋅鋼板，門板采用高質量的冷軋鋼板。加工后剪切口具有較強的自愈能力不會發生腐蝕或生銹現象，柜體的金屬結構件經過防腐處理。開關柜的結構使得正常運行、監視和維護工作能安全方便地進行。對于額定參數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 低壓開關柜的電氣元件組成

高鐵地面變電所的低壓開關柜由進線柜、電容柜、母聯柜、饋出柜組成。進線柜的電氣元件有框架斷路器、數顯表、RTU、浪涌保護器、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；母聯柜有框架斷路器、數顯表、RTU、UPS、母排等；饋出柜有塑殼斷路器、數顯表、RTU、母排等。

2.2 電氣元件的技術參數

（1）框架斷路器。框架斷路器主要考慮框架等級額定電流、額定電流、級數、額定極限短路分斷能力、額定運行短路分斷能力、額定關合短路電流、額定短時耐受電流、安裝形式等技術參數。

（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、額定極限短路分斷能力等技術參數。

（3）數顯表。進線柜、母聯柜、電容器柜的智能電力儀表應能監測三相電流、電壓、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度、功率因數、有功功率、無功功率、開關位置、故障信號。儀表應具備電能計量功能。

（4）低壓補償電容器和電抗器。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；具有過壓保護裝置，實現過電流、過溫度和過壓力保護。過零投切的快速補償開關，性能指標完全滿足電容補償柜的使用要求，電器壽命不少于150，000 次，機械壽命不少于30 萬次。

（5）UPS 電源裝置。成套切換裝置和UPS 放置在各低壓進線柜柜內，容量5kVA/1h。UPS 設備自帶備自投裝置。UPS 為低壓開關提供停電狀態下的操作電源，同時為低壓開關柜事故照明、排風扇、電輔加熱裝置等提供不間斷交流電源，還為開關電源（AC-DC）提供交流電源，從而為RTU、低壓開關、智能裝置、通信設備等提供直流工作電源。UPS 提供智能監控接口，經RTU數據轉發向遠動主站提供工作狀態、電池狀態、故障報警等信息。

（6）RTU 裝置。RTU 負責開關站低壓電動開關的監控，負責采集遙信、遙測、遙控信號。遙信：各進出線低壓開關位置、主備電源位置、事故照明、當地/遠方位置、以及電度脈沖信號等等；遙測：進出線三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、直流電源等；遙控：進出線低壓電動開關、雙電源切換。RTU 可以作為數據轉發節點，轉發就近其他自動化裝置的數據[2]。

3 控制回路的設計

3.1 控制回路的設計

進線開關、母聯開關設置自動投入裝置（正常時母聯開關為分斷狀態），開關間要實現聯鎖，保證在任何情況下不得三臺開關同時處于合閘狀態（母線故障不允許母聯自動投入）。

進線柜、母聯柜、三級負荷柜各設一個“就地/遠動”轉換開關，實現就地和遠動控制的轉換。母聯柜還應設一個電源“投入/切除”的轉換開關，只有當開關處于投入位置時母聯開關才能合閘。兩臺進線開關和三級負荷總開關間要實現聯動，任何一路進線電源故障導致開關跳閘或變壓器檢修時，斷開兩段母線上的三級負荷總開關后，母聯開關才能合閘。

3.2 聯鎖控制的設計

所有低壓斷路器均采用電動操作機構以及“就地/遠動”轉換開關，實現就地控制。雙電源，單母線分段，設有母聯，正常運行時，2 臺動力變壓器并列運行，母聯打開；當一路電源失電時，母聯開關閉合，由一臺動力變壓器供電給全所負荷。當失電電源恢復供電時，母聯可自動或手動恢復。電源進線與母聯開關間設電氣連鎖。

3.3 二次回路的設計

所有控制電纜（線）均采用無鹵、阻燃電纜（線）。所有構件適應所在的工作環境。柜內線、纜兩端均有不掉色編號，方便查線。控制回路、CT 二次回路應采用600 伏耐熱的維尼綸絕緣的銅芯電線，導線截面不得小于2．5mm2（控制回路在本柜體內的導線導線截面為1．5mm2）。端子排與電纜（電纜芯為硬銅線）的壓接方式應保證與電纜連接的永久性和可靠性，投標人應提供連接方法說明書及連接專用工具。端子排標志應正確、完整、清楚、牢固，端子排的安裝位置使運行、檢修、調試方便。開關柜的每個端子排設有獨立的端子號，可方便地進行拆裝。所有CT 二次回路都設置短路裝置，防止試驗時CT 開路[3]。

4 母排設置

低壓開關柜內的主母線和配電母線均為五母線，材料應選用銅材料做成，其相對導電率不小于99%。

5 結語

低壓開關柜在高鐵地面變電所電力系統中起著至關重要的作用，高鐵地面變電所低壓開關柜的設計決定著高鐵地面變電所穩定運行。通過對高鐵地面變電所低壓開關柜的設計，達到了穩定運行的目的。