一种新型变电站用户外动力配电箱XL－21的设计

邹丽莎

（珠海经济特区广达电气设备有限公司，广东 珠海519070）

0 引言

现阶段的变电站用户外动力配电箱存在防护等级低、操作维护复杂、不能实现“三遥”及实时监测功能等缺点。在此基础上专门设计了一种新型户外动力配电箱，该产品采用高防护等级的结构、智能双电源转换开关、智能监控单元等，大大提高了产品性能，也很好地适应了目前变电站的需要。

1 结构设计情况

柜体采用进口304不锈钢板制作，具有高强度、高耐腐性；表面喷涂户外环保漆，保证10年不脱落；结构坚固耐用，寿命长；防护等级高达IP55；正面采用双层门结构设计，操作安全。其详细设计情况如下：（1）防护等级按IP55设计，此产品具备三防功能（TH），防含有酸、碱、盐的气体。箱体顶盖采用上下斜面造型，有利于雨水的流动，能有效防止雨水倒流至箱内。箱门的内框采用向外弯边设计，形成有效的导流防水槽结构。箱体的底部设有加高底座，使得箱体的整体高度高于地面，能防止积水渗入箱内。箱体加大了箱檐，并加强了门框的密封性，选用了优质密封圈，箱门设有加强措施，使其平整、不变形，并能有效地与密封圈配合。门框防水示意图如图1所示。箱体外壳的设计超过了防护等级要求的孔洞及缝隙，能有效防止溅水和大量灰尘。箱体内部的呼吸孔内侧安装有防尘用的滤网，防止直径大于1．0 mm的固体异物进入，滤网能定期清洗或更换。箱体在保证IP55防护等级的同时，设有强对流系统保证箱体的正常呼吸，内侧顶部设置排风机，呼吸孔安装在遮雨檐内和前后内门的下方，对箱体内部热量起到强制循环排除的作用，同时合理的结构也能有效防止雨淋或喷水。箱体散热、防水示意图如图2所示。（2）新型变电站用户外动力配电箱能满足全工况运行的要求，壳体材料为较高强度的不锈钢，结构采用多种先进的加工工艺，表面为户外粉末静电喷涂，有防止光污染的作用，箱体及内部安装件的厚度满足户外运行条件及电气参数的要求。箱体两侧板的折弯角为柱型，增加了箱体强度和造型设计的立体感，满足了多次运输的需要。箱体的外门采用3个合金铰链连接，外形及色彩搭配新颖，且安装牢固，经久耐用，防腐性能高，有效地避免了箱门下坠和打不开的现象。箱体前后的外门采用双折边结构，增加了门四边的强度和防水性能。箱体内门加装了新型的门限位器，保证了内门开启后不碰撞箱体外壳边。门限位器具有自适应自锁的功能，能随着内门的打开和关闭适应自锁紧限位，防止风或人为开关门时带来的安全隐患，保证了产品使用中的设备安全和人身安全。箱体的前后都采用内外门的双层门结构，内门将带电导体与操作者有效隔离，仪表门背后带电体设有专用防护罩，用以防止误碰带电体触电，这样就能更好地确保操作者的人身安全。

图1 门框防水示意图

图2 箱体散热、防水示意图

2 电气配置

新型户外动力配电箱采用双电源自动转换开关作为电源进线开关，确保了供电可靠性，有效地提高了工作效率。出线三相回路采用塑壳断路器，断路器出线连接端子，出线电缆直接接到端子，部分回路设置插座，方便各种方式接线。箱内配置温湿度控制系统，既可降低箱内温度，又能有效地防止凝露出现，提高了电气产品的使用寿命，保障了供电的安全可靠性。箱内增设照明灯，采用节能灯管，并设有门控装置，门开时灯亮，门关时灯灭，方便了箱内的操作、维护及检修。配置T HA－400多功能监测仪表，不但能实现电能计量，还提供了配电箱配电系统的就地和远方多项电气参数的监测、控制和管理功能。箱体内部布置如图3所示，箱体控制面板如图4所示。

图3 箱体内部布置图

图4 箱体控制面板图

3 功能特点

（1）采用智能双电源转换开关实现双回路供电系统的电源自动转换，保证了供电的可靠性。双电源自动转换开关具有完善的检测、保护功能，采用高速单片嵌入式微处理器作为主控芯片，实时检测电源的供电状况，确保供电系统的可靠运行。机械联锁和电气联锁的双重保护可以防止2台断路器同时合闸。双电源自动转换开关具备手动控制、自投自复、常用及备用供电、断电再扣、自投不自复的功能。双电源自动转换开关的欠电压、过电压、缺相等保护功能，可以防止故障电源向负载供电。运行参数值（欠电压值、过电压值、分闸延时值、合闸延时值）整定可调，LCD同时显示2路相电压，全中文菜单操作，方便用户实时查询。在紧急情况下，消防接口只要接入消防控制DC24 V（控制电压由用户选择），本控制器就会立即输出一控制触点迅速切断相关回路。（2）采用多功能监测仪表，测量三相电压、三相电流、有／无功功率（电度）、功率因数、最大需量、多费率电度等。RS485接口经转换器可以实现TCP／IP、MODEM、GPRS／CDMA无线和光纤等通信。该系统终端自带大容量存储器，可保留一个月的数据，可测实时波形，异常情况下可以自动录波，例如异常事件发生前0．04 s的原始波形，初期0．1 s的原始波形，中期1 s的连续工频有效值，系统20 s动态过程数据，每0．1 s一个工频有效值，系统10 min长过程的动态数据，每1 s一个工频有效值等。2路继电器的信号输出，可以实现报警与保护功能。校表的脉冲输出为有功脉冲和无功脉冲，开关量输入为6路有源接点。（3）温湿度控制监测带有过温报警功能，可提供远方信号。温湿度控制回路采用高性能温湿度控制器和铝合金加热器，2排数码管显示，可以同时显示温度、湿度值，直观读取传感器实测温度和湿度。

4 结语

针对现阶段变电站中使用的户外动力配电箱存在的问题，改进设计方案后，箱体的结构新颖、强度好、防护等级高、使用寿命长，操作、维护、检修等安全方便，箱内配置智能双电源转换开关和多功能监测仪表，实现了对用电量的计量和监控，同时提供了配电系统的就地和远方多项电气参数的监控和管理功能。这种新型的户外动力配电箱已用于珠海乐园站、八一站、五山站等多个变电站，在运行过程中其防护等级、安全性能等都得到了很好的验证。目前，随着智能变电站的广泛使用，作为变电站必不可少的户外动力配电箱也应通过新的方案适应智能时代对设备的新要求，相信随着智能元件新产品的不断开发，会有更多新设备及新技术应用到电力生产中。

［1］GBT20641—2006 低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求［S］

［2］DLT5136—2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程［S］