高铁地面变电所低压开关柜的设计

杨邵玲 张滨

1．沈阳通运电力设备工程有限公司 辽宁沈阳 110000 2．辽阳石化分公司炼油厂 辽宁沈阳 111003

1 低压开关柜的结构设计

设计的高铁地面变电所的低压开关柜是采用高可靠性模数化固定分隔式结构，低压开关柜结构的基本骨架为组合装配式结构，柜内零部件尺寸、小室尺寸，均实行模数化；开关最小单元为8E（E=25mm），功能单元规格分别为：8E/4、8E/2、8E、16E、24E。固定分隔部件应设有联锁机构，保证只有当主电路被分断后它才能抽出或插入。固定分隔单元带有导轨和推进机构，设有运行、试验和分离位置，在这些位置上给予明显的区别标志。骨架板材厚度采用2．5mm。底板板材厚度为1．5mm。柜体外壳、全部框架、内隔板及功能单元采用高质量的覆铝锌钢板，门板采用高质量的冷轧钢板。加工后剪切口具有较强的自愈能力不会发生腐蚀或生锈现象，柜体的金属结构件经过防腐处理。开关柜的结构使得正常运行、监视和维护工作能安全方便地进行。对于额定参数相同以及相同而需要替代的元件能互换[1]。

2 元件选型

2.1 低压开关柜的电气元件组成

高铁地面变电所的低压开关柜由进线柜、电容柜、母联柜、馈出柜组成。进线柜的电气元件有框架断路器、数显表、RTU、浪涌保护器、母排等；电容柜的电气元件有塑壳断路器、接触器、熔断器、电容电抗、母排等；母联柜有框架断路器、数显表、RTU、UPS、母排等；馈出柜有塑壳断路器、数显表、RTU、母排等。

2.2 电气元件的技术参数

（1）框架断路器。框架断路器主要考虑框架等级额定电流、额定电流、级数、额定极限短路分断能力、额定运行短路分断能力、额定关合短路电流、额定短时耐受电流、安装形式等技术参数。

（2）塑壳断路器。塑壳断路器主要考虑额定电流、额定工作电压、额定绝缘电压、极数、额定极限短路分断能力等技术参数。

（3）数显表。进线柜、母联柜、电容器柜的智能电力仪表应能监测三相电流、电压、频率、正反向有功电度、正反向无功电度、功率因数、有功功率、无功功率、开关位置、故障信号。仪表应具备电能计量功能。

（4）低压补偿电容器和电抗器。采用无毒无公害，干式自愈性电容器。电容器额定电压不低于525V，长期过电压不低于1．1Un；具有过压保护装置，实现过电流、过温度和过压力保护。过零投切的快速补偿开关，性能指标完全满足电容补偿柜的使用要求，电器寿命不少于150，000 次，机械寿命不少于30 万次。

（5）UPS 电源装置。成套切换装置和UPS 放置在各低压进线柜柜内，容量5kVA/1h。UPS 设备自带备自投装置。UPS 为低压开关提供停电状态下的操作电源，同时为低压开关柜事故照明、排风扇、电辅加热装置等提供不间断交流电源，还为开关电源（AC-DC）提供交流电源，从而为RTU、低压开关、智能装置、通信设备等提供直流工作电源。UPS 提供智能监控接口，经RTU数据转发向远动主站提供工作状态、电池状态、故障报警等信息。

（6）RTU 装置。RTU 负责开关站低压电动开关的监控，负责采集遥信、遥测、遥控信号。遥信：各进出线低压开关位置、主备电源位置、事故照明、当地/远方位置、以及电度脉冲信号等等；遥测：进出线三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、直流电源等；遥控：进出线低压电动开关、双电源切换。RTU 可以作为数据转发节点，转发就近其他自动化装置的数据[2]。

3 控制回路的设计

3.1 控制回路的设计

进线开关、母联开关设置自动投入装置（正常时母联开关为分断状态），开关间要实现联锁，保证在任何情况下不得三台开关同时处于合闸状态（母线故障不允许母联自动投入）。

进线柜、母联柜、三级负荷柜各设一个“就地/远动”转换开关，实现就地和远动控制的转换。母联柜还应设一个电源“投入/切除”的转换开关，只有当开关处于投入位置时母联开关才能合闸。两台进线开关和三级负荷总开关间要实现联动，任何一路进线电源故障导致开关跳闸或变压器检修时，断开两段母线上的三级负荷总开关后，母联开关才能合闸。

3.2 联锁控制的设计

所有低压断路器均采用电动操作机构以及“就地/远动”转换开关，实现就地控制。双电源，单母线分段，设有母联，正常运行时，2 台动力变压器并列运行，母联打开；当一路电源失电时，母联开关闭合，由一台动力变压器供电给全所负荷。当失电电源恢复供电时，母联可自动或手动恢复。电源进线与母联开关间设电气连锁。

3.3 二次回路的设计

所有控制电缆（线）均采用无卤、阻燃电缆（线）。所有构件适应所在的工作环境。柜内线、缆两端均有不掉色编号，方便查线。控制回路、CT 二次回路应采用600 伏耐热的维尼纶绝缘的铜芯电线，导线截面不得小于2．5mm2（控制回路在本柜体内的导线导线截面为1．5mm2）。端子排与电缆（电缆芯为硬铜线）的压接方式应保证与电缆连接的永久性和可靠性，投标人应提供连接方法说明书及连接专用工具。端子排标志应正确、完整、清楚、牢固，端子排的安装位置使运行、检修、调试方便。开关柜的每个端子排设有独立的端子号，可方便地进行拆装。所有CT 二次回路都设置短路装置，防止试验时CT 开路[3]。

4 母排设置

低压开关柜内的主母线和配电母线均为五母线，材料应选用铜材料做成，其相对导电率不小于99%。

5 结语

低压开关柜在高铁地面变电所电力系统中起着至关重要的作用，高铁地面变电所低压开关柜的设计决定着高铁地面变电所稳定运行。通过对高铁地面变电所低压开关柜的设计，达到了稳定运行的目的。