低压开关柜中双路电源进线的设计

【摘要】在低压供电系统中，采用单母线分段，双电源供电，母联作备用电源自动投入装置（简称ATS）是一种常见的供电方案。为了提高供电的稳定性，本文对低压开关柜中双路电源进线进行了简单的设计。

【关键词】低压开关柜；双路电源；进线设计

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

低压开关柜会经常需要两路电源进线。这两路电源一路为市电，另一路为自发电源，要求在某一路电源停电时切换到另一路电源上。但一路电源合闸后另一路就不准合闸，以避免一路有电电源向另一路无电电源倒送电，造成事故。

一、低压开关柜

1、概述

低压开关柜中进线柜、母联柜、电容柜采用固定分隔式结构，出线柜采用抽屉式结构。本技术要求适用于本合同的成套低压固定分隔式开关柜或抽屉式开关柜，它对户内低压开关包括母线的设计、材料、结构、试验、技术文件等提出了最低要求。

2、技术标准

除相关文件提出的要求外，所有设备还应符合中华人民共和国标准（GB）或有关国际标准的最新版本，应提供经LOVAG认可的国际权威试验室的型式试验报告、国内型式试验报告和3C认证证书。

3、使用条件

（1）海拔高度：2000米以内；

（2）环境温度：-20～+50℃；

（3）相对湿度：95%（20℃时）。

4、系统数据

（1）400V，3相4线，50Hz，中性点接地。

（2）电压变化范围：正常±10%，瞬时-20%，频率变化范围±4%。

5、系统说明

（1）本设备用于本项目变电所的低压配电系统。

（2）本低压开关柜应包括主电路、辅助电路、母线，是一台或多台低压开关电器及其保护和控制装置的组合，同时包括控制、测量、信号指示和各种附件以及所有内部电气和机械的连接。

（3）低压控制装置包括低压一次设备（如熔断器、断路器、接触器、热继电器等）和二次系统。按照本技术标书所附系统图的要求，将有关的一、二次设备组装在封闭的金属柜内，成为低压开关柜。

（4）元器件选用

要求智能型框架断路器具有完善的三段式保护：过载长延时、短路瞬动、短路延时、接地保护（根据施工图要求进行配置）及上下级配合功能。

所有受电主开关和馈电开关，应使用同一公司同一品牌的产品。

（5）断路器安装方式

整定电流500A以上的断路器采用框架式（ACB）抽出安装。整定电流500A及以下的断路器采用塑壳式，采用插拔式安装。

（6）其它

风机正、反转可在低压开关柜内和现场完成。

二、低压开关柜中双路电源进线的设计

双路电源进线的常用设计方法是采用双投开关，如HS13。这种双投开关的结构决定了只能做在柜深较深的固定式面板的柜中，如PGL柜中，局限性就比较大。

现在主隔离开关都选用全封闭式免维护引进产品QSA刀熔开关或QA无熔断器隔离开关。如果两路电源每路进一只QSA(或QA)，出线端并联引出，只要专门设计机械联锁机构以保证两只开关不能同时合闸，那么无论是在选用元件的先进性，安装的灵活适应性上都将比旧式的双投开关好。机械联锁装置有多种设计方案，原理都是利用合闸开关旋转90，后反映到距离的变化，阻止另一开关的旋转(合闸)。但这些设计有的要破坏开关的完整性—焊接转轴等，有的要妨碍柜中元件的维护、检修。

现在设计一种适用于任何柜体，且只与操作手柄的安装孔(在门上)及锁头(可卸件)发生关系的机械联锁机构(见下图)。在GLG-0.4分隔式低压开关柜和XLL-0.4组合分隔式开关柜上安装使用了几十套，效果很好。

1.联锁挡板2.定位板3.偏心轮4.防伸挡板

5.自攻螺钉ST4.8x196.紧定螺钉7.螺钉8.导向销

机构是用套在锁头方轴上特制凸轮块随锁头旋转时最高点顶住联锁挡板，压住另一把QSA锁头方轴上凸轮的最低边，因而阻止了两只开关同时合附的可能性。在实际制作中，因手柄长度较长(140mm)，当一只开关合上后，强行扳动另一只开关时，凸轮对联锁挡板所施的力矩约是手柄所施力的5倍，无疑会对另一开关轴产生很强的推力，迫使两根轴向上下两端延伸，两轴间距增大。一旦间距增大到超过偏心凸轮的最高点与最低点的差值时，凸轮便会强行转过联锁挡板的阻止产生误动作，这是绝对不允许的，为此在两凸轮的最外两边装设两块“防伸挡板”，防止两轴的延伸。这样，除非将固定“防伸挡板”的两只ST4.8mmx19mm。自攻螺钉切断，否则便不可能误动作。

这种机械联锁机构巧妙地利用操作手柄四只安装孔，结构紧凑，大面积的联锁挡板装在门背后随门一起转动，不占仓位面积，不遮视线，不影响接线和仓位元件维修。安装开关柜时可以在所有元件安装完毕后再加装本联锁装置，安装维修极为方便。，

联锁机构总计五种零件，九件。其中两种，四件为机加工件；三种，五件为饭金件。因精度要求不高，制作较为方便，而且适用范围广，可适用于QSA-16oA-QSA-63oA；QA-400A~QA-630A等用H系列旋转操作手柄的任一种开关。

最近我发现用两只QSA竖直合并后，中间加联锁机构及出轴，并将两只开关固定在一势板上，做成QSA(或QA)式的双投开关的资料。与这种产品相比，上述的双电源进线设计仍有其优越性，这是由于:(1)新双投开关占用仓位较多。以QSA-630A为例，竖装两开关总长为6900m加板后整体不会小于750mm，只能装在800~880mm高的仓位中；而机械联锁式用两只横装的QSA-630A总高540mm，可装在600-660mm的仓中，缩小了一个档次的仓位高度；(2)双电源进线中较常用一路开关(如常用市电)较易损坏，而另一路开关使用时间相对小得多。当常用的一路开关需更换时，新双投开关因连在一起只能一起换掉；而分立式双路开关只需换掉一只常用开关即可，维护费用相对较为节省；(3)新双投开关完全由两只QSA(或QA)拼装加附加机构而成，而分立式双路开关仅增加一套成本不高、易于自制的机械联锁机构，总计价格估计不会高于新双投开关。

三、低压开关柜双电源供电的实现

对于单母线分段双电源供电系统，可有多种运行方式，本设计仅为二路电源同时供电，以母联作备自投的一种常用方案，其特点是当工作电源失电后，母联在满足自投条件下自动投入运行；当失电线路恢复来电时，又能自动切断母联断路器，自动恢复原线路供电。

1、ATS装置动作的基本条件

（1）母线工作电源由人工手动切除，或保护装置动作跳闸造成母线失电，ATS装置不应动作

（2）I(II)段母线工作电源断开后，II(I)段工作母线应具有60％～70％的额定电压（228V~266V）方具备自投条件。

（3）工作母线失压保护按母线额定电压的25％（95V）整定，电压继电器1KV～4KV全部按串联连接，线圈长期允许工作电压为440V。若运行中发生B相熔丝熔断，1KV（3KV）和2KV（4KV）的电压降相同，同为190V，此时因1KV(3KV)继电器实际工作电压高于整定值，因而1KV（3KV）不会误动作，仅发生缺相报警信号，因而避免了ATS的误动作。

（4）ATS是否投入运行，由运行值班人员根据所需的运行方式决定，并由工作转换开关1SA（2SA）切换至所需工位。

2、母线初次送电

I，II段母线分别由二路电源供电，转换开关1SA~3SA均在手动位置，由工人手动操作，先后合上进线断路器1QF，2QF。

3、自投过程

（1）将母联断路器3QF置于热备用状态。

（2）在二路电源同时供电的情况下，操作转换开关1SA~3SA，置于自动工作位置。

（3）假设I段工作母线失压并断流，时间继电器1KT动作，1KC释放，I段进线断路器经延时后跳闸，延时时间的整定应避免母线晃电造成瞬间断电而误动作。

（4）1QF跳闸后，母联3QF合闸回路全部通路，并完成自投合闸过程。

4、自复过程

（1）当I段进线电源侧三相全部恢复供电后，3KT即失电延时返回，并接通3QF跳闸回路，使母联跳闸。

（2）3QF跳闸后，1HQ即得电，并将I段进线电源合上恢复供电。

（3）如运行要求不需要来电自复，只须将3QF分闸回路切换片1XB切换至信号位置，指示进线电源已恢复供电。

5、故障失电

I(II)段母线在运行时如发生故障,过流继电器2KC(4KC)动作，I(II)段进线断路器1QF(2QF)立即分闸，并启动5KA(6KA) ，使3QF合闸回路断开，禁止ATS误动，并发出过流报警信号。报警信号由人工手动复位。

结束语

以上所设计的双路进线QSA(QA)联锁机构无论在通用性、可靠性、经济性和新颖性方面都占优势，可供成套厂、设计院及新型双投开关试制厂设计部门参考。

参考文献

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[2] 刘霞,郭保良. 低压开关柜的热设计[J]. 电气传动. 2006(07)

[3] 黎晓亮,杨春,申世武. 开关柜过热故障在线监测与处理[J]. 柳钢科技. 2010(03)