提高低压开关柜控制电源供电的可靠性分析

王 竞，龙丹丹

（山东能源枣矿集团供电工程处，山东 枣庄 277011）

近年来，我国乃至世界的科学技术水平都得到了显著提升，而在现代化工业生产以及人们的日常生活中，电能的使用是相当普遍的，可以说现代社会离不开供电，因此，电源的安全运行一直是人们较为关注的问题之一。只有保证安全可靠的供电，人们的生产生活才能够更加安全地进行，同时有效利用电能提升工作效率以及生活质量。而在整个供电系统中，低压开关柜是十分重要的组成部分，是供电系统能够安全供电的重要保证，研究低压开关柜控制电源的供电可靠性是十分必要的。尽管当前使用的低压开关柜已经经过严格的质量检测以及产品的不断更新，但还是存在着一定的安全问题，这些问题对于人们的生命财产都是严重的威胁。为此，文章对低压开关柜进行基本的介绍，同时分析其存在的失电原因，从而提出针对性措施来使得这一系统更加优化，为经济发展服务。

1 低压开关柜概述

低压开关柜是供电系统中的关键组成部分，当前市面上有着各式各样的低压开关柜类型，其中MNSQH 抽出式低压开关柜、GCL 低压抽出式开关柜、MNS 低压开关柜、GCS 型低压抽出式开关柜、组装式低压开关柜、MS 低压抽出式开关柜、GCS 型低压抽出式开关柜、GGD 低压固定式开关柜以及GCK 抽出式开关柜等都是较为常见的。在设计过程中低压开关柜需要根据供电系统的相应需求进行，首先进行各单元器件的设计，之后再进行集成与组装。为了使其更加安全稳定地运行，需要进行一定的安全防护措施，通常使用隔离措施使得功能单元进出线之间隔离开来，有效的隔离是安全防护的必需措施，也是低压开关柜安全等级提升的关键。

供电系统设计中采用最多的是两进线—母联的形式，而低压开关柜的组成部分相应的包括进线柜、母联柜以及馈线柜等组成。采用上述结构能够不间断地输出电源至供电末端。在选择控制电源时，UPS 小功率供电是常见的选择，通过整流、逆变等相应的措施使得控制电源在整个供电过程中可以得到不间断切换电源。因此，对于供电系统而言，合理的低压开关柜设计以及隔离措施是很有必要的，但是现实应用中还是存在着一定的电源失电，下文将对产生的原因进行分析。

2 控制电源失电的原因

2.1 双电源切换装置出现故障

双电源切换装置是低压开关柜实现控制电源不间断供电的重要部分，而一旦该装置无法有效地切换或者在中间位置卡滞，这样进线以及母联柜会无法有效地供电，小功率UPS 控制电源也无法实现逆变过程，电池处于耗尽状态。如果不能及时发现这一状况并加以解决，尤其是进行ATS 装置的修复，就极有可能造成控制电源失电。这种双电源切换装置出现问题的情况经常会在供电系统中发生，采取的措施是及时进行ATS 设备修复，在电池电量耗尽之前实现双电源的有效切换，恢复控制电源供电。

2.2 UPS 主机出现故障

UPS 主机负责控制电源的输出，而在其运行过程中，环境因素会严重影响到其性能，包括温度、空气湿度以及颗粒度等都会对其运行产生影响。常见的供电系统低压开关柜采用的是冷水机组集中供冷的方式，这样可以保证设备房的温度处于20 ～26℃。温度较高时需要采用排气扇散热，但是低压开关柜的运行需要在一年中任何时间进行，当在炎热的夏天运行时，温度可能处于30 ～40℃，这样的温度条件会严重影响到UPS 主机的运行性能，甚至出现故障。因此在进行UPS 主机的设计时，需要注意其运行环境，完善通风以及散热设备，在排气扇出现问题时及时更换。如果散热不及时就会使得UPS 主机内部长期处于高温的状态，这样会对元器件的使用寿命造成严重影响。同时，还需要维修人员对UPS主机及时进行养护，一旦积灰过多同样也容易造成线路短路，只要其中的元器件有损坏，整个设备就会暂停服务，也会导致低压开关柜无法有效运行，控制电源出现失电现象。

2.3 蓄电池出现故障

供电系统中需要保证蓄电池的使用温度在一定的范围内，才能够使其保持最佳的使用状态，通常低压开关柜蓄电池在20℃左右工作，当设备所处的机房处于较高的环境温度时，蓄电池的温度也会上升，而在高温下工作，必然会导致蓄电池使用状态不佳，使用寿命减少。为了更好地维护供电设备，蓄电池会定期进行充放电的测试，确保其能够在供电设备中正常使用，发挥应有的功能。而在低压开关柜中，蓄电池主要是针对双电源切换装置出现问题或者供电设备无法提供不间断控制电源时发挥作用，日常的低压开关柜蓄电池基本不会发挥功效。相应的蓄电池在低压开关柜机房中承载的负载电流较小，在测试时存在着较大的难度，当蓄电池出现故障时，不能够及时发现故障并采取措施加以解决。当前市面上使用最多的蓄电池其寿命都不是很长，基本上只能够维持3 年时间的高效运行，能够起到较好的电源控制作用。另外，一旦超过3 年或者5 年以上，就需要及时进行更换，以防蓄电池出现故障影响供电设备的稳定性。

3 控制电源失电的危害

低压开关柜的可靠运行是整个供电系统能够良好运作的关键，而当控制电源由于双电源切换装置、UPS 主机以及蓄电池等出现故障而失电时，就会导致严重的后果。（1）照明系统就无法有效运行，而突然的停电会对公众的心理造成影响，容易蔓延不安恐慌的情绪；（2）其次，很多公共设施的运行都需要电力供应，如电梯在无法得到电力供应时，会严重影响人们的出行，对于正在乘坐电梯的人而言，更是严重的安全威胁；（3）失电现象对于工业生产也会造成严重的影响，大规模的停电会导致工业生产无法继续，而大型工厂由此可能导致大量的经济损失。因此，控制电源失电现象会对人民的生命财产安全造成严重的危害，需要采取一定的优化措施尽量提升低压开关柜控制电源的供电可靠性。

4 低压开关柜控制电源供电可靠性提升措施

4.1 方案设计

如上文所述，控制电源失电的原因可以概括为双电源切换装置的卡滞问题、UPS 主机故障问题以及蓄电池故障问题，无论是低压开关柜中的何种设备出现故障都有可能造成控制电源失电，而在进行低压开关柜控制电源的供电可靠性提升措施设计时，也主要针对容易出现故障的部分进行，通过解决相应的问题，减小失电现象出现的概率。

双电源切换装置出现故障时需要在蓄电池电量耗尽之前及时进行装置修复，从而使其恢复供电，解决故障，因此优化方案的设计中对双电源切换装置的考虑有限，研究的重点在于UPS 主机的优化以及蓄电池的优化。对于UPS 主机而言，低压开关柜中采用的多为小功率UPS，可以改进为大功率UPS 承担系统的供电功能，与小功率UPS 相比，大功率UPS 具有更为先进的功能，如可以实现远程监控以及日常检查等功能。而蓄电池在选择时也需要严格把关，选择性能更好、稳定性更佳的蓄电池用于低压开关柜设备，同时对其进行定期的养护工作，保证其在合适的环境因素下工作。与此同时，可以将低压开关柜控制电源的双切换电源装置上端的主路电源用上文提到的大功率UPS 加以代替，而原本系统中设计的双切换电源装置下端的小功率UPS 供电装置可以移除，蓄电池系统同样移除，这样控制电源与双切换电源装置的输出端之间连接。在低压开关柜工作过程中，双电源切换装置可以经过更少的切换次数实现电源控制，同时还可以降低UPS 主机以及蓄电池出现故障时对于整个低压开关柜控制电源的影响。

4.2 改进方案风险评估

依据上一小节的改造方案，控制电源的供电可靠性得到了有效提升，但是这一方案并不是完美的，同样在使用中有电源失电的可能性，因此有必要对其进行相应的风险评估。其中高压倒闸作业是可能导致低压开关柜控制电源失电的检修作业之一，实施高压倒闸作业是为了进行高压设备的检修，而为了更好地完成倒闸作业，低压的某段进线需要在一定时间内处于失电状态，这时低压开关柜中的PLC 控制母联柜进行合闸，确保末端负载能够正常供电。而低压开关柜进线柜停电检修以及大功率UPS 停电检修作业也会引起控制电源的失电现象，但是需要注意的是同一站点进行检修工作时需要保证高压倒闸作业、低压柜进线断路器停电检修作业与大功率UPS 停电检修作业之间的间隔性，不能够同时进行，只要能够有效避免冲突作业，改进方案便能够有效实现低压开关柜控制电源供电可靠性的提升。

5 结束语

综上所述，电力系统实现不间断的供电需要经过相当复杂的过程，同样在电力系统中存在着很多重要的组成部分，正是设备之间的相互协调合作才促成了稳定高效的电力供应。低压开关柜是电力供应安全、有效进行的关键，其组成设备出现问题便会导致控制电源失电，对人们的生命财产安全造成威胁，因此需要对低压开关柜的设备以及结构加以完善，减小故障发生的概率，提升电力供应的整体质量。