基于应急发电车的移动式低压开关连接装置

陈华霖，吴爱军，陈 宇，王广利，郑为民

（1.上海市电力公司松江供电公司，上海 201600；2.上海埃佩电力科技有限公司，上海 200090）

0 引言

为了提高客户对供电质量和用电可靠性的要求，避免因发生电力故障或电力事故而影响上海电网的正常运行，采用应急发电新技术，设计无污染、安全可靠、长寿命、低成本，符合节能环保理念和国家电网技术规范要求的配电新设备被提上议事日程。

新近研发的移动式低压开关连接装置，摒弃了过去的传统做法，即在应急发电车等应急电源到达客户配电房之后，采用扳手加螺栓的方法将应急电源接入客户低压侧的做法，现在通过接入技术的改进，采用以智能低压断路器为主体的自动化控制接入方式。

移动式低压开关连接装置的基本结构，由方便搬运的柜体和断路器小车组成，选用的智能低压断路器具有完整的电气保护功能，如参数初始化、组态、诊断、测试、维护等，供电时通过操作手柄控制驱动机构，使得断路器小车在导轨上滑动，实现推进与退出的功能，具有断开、测试和连接三种设定状态。

1 项目背景

在电网运行中因各种故障或事故造成的停电，使得供电可靠性下降，给电力客户的日常生产和生活造成不同程度的经济损失，甚至造成电气设备损坏或人身威胁。在当今创建上海智慧城市、光纤入户、建设新城的大都市大经济发展下，上海电力用心服务，不断提高供电质量和供电可用率，已被广大客户认可。在创新转型更上一层楼的今天，特别是近年来随着我国电力电子技术的快速发展，对国外成功经验的消化吸收，助推了工业快速接插件技术的日益成熟及推广应用，也孕育了移动式应急电源及应急电源快速连接技术的长足进步。移动式低压开关连接装置的投运，为上海电网安全运行增添了新技术和新设备。

2 研发应急发电车连接开关装置

2.1 扳手加螺栓的方法存在诸多缺陷

1）采用螺栓紧固的方法，需要在铜排上打孔，费时费力，而且对铜排的机械强度和载流量有一定影响；

2）采用螺栓与铜排连接时，连接处容易发热，容易引发电气事故；

3）现场操作有时会受到配电柜安放位置和空间限制，连接时需要花费较长时间；

4）现场操作时缺少安全保护功能，可能会因误操作引发意外伤害。

2.2 查新与调研

进行科技查新和数据库检索：

1）国内检索，未见适用于低压0.4kV，三相四线制的电力应急供电系统的专用连接装置。

2）国外检索，未见国外有与之完全类似装置的报道。

开发新装置的方案调研：

方案一：设计一套完善的机械五防联锁和有明显可见的电气隔离断口，保证在实际应用时的人员安全。

方案二：设计一套可移开式的主断路器，改进设计推进和锁定装置。

方案三：设计一种技术较为成熟的大电流电缆连接器，实现在630A电流以下的应急电源快速供应。

2.3 设计方案

最终设计定为移动式低压开关连接装置，选用智能断路器为主体保护单元，功能要求如下：

1）防止误操作 断路器手车在试验位置或工作位置时才能进行合闸、分闸操作；在手车退出或推进的过程中，断路器无法合闸。

2）防止带负荷推拉手车 断路器处于合闸状态时底盘车联锁使断路器无法退出或推进；只有断路器处于分闸状态时，断路器才可以退出或推进。

3）防止带电挂接电线 断路器手车在工作位置时，接地开关操作轴挡板锁住，接地开关不能合闸；只有当断路器手车退出到试验位置，接地开关操作轴挡板才能解锁，接地开关才能合闸。

4）防止带接地线送电 当接地开关关合时，联锁装置挡住断路器手车底盘，断路器手车不能从试验位置进入工作位置。

5）防止误入带电间隔 接地开关未合闸开关柜下门锁住无法打开；只有接地开关合闸，柜下门才能开启。

2.4 装置特点

移动式低压开关连接装置是应急发电车的配套设备，由可方便搬运的柜体和断路器小车组成，工作频率为50～60Hz，额定电压为0.4kV，接线方式为三相四线制，具备“五防”功能及负载侧漏电自动分断功能。

1）装置外壳 由优质304不锈钢板制成，隔板由优质镀铝锌钢板制成，具有很强的抗氧化、耐腐蚀功能，而且刚度和机械强度都要比普通低碳钢板高。外壳的防护等级达到IP54，各个功能隔室间的防护等级达到IP2X。

2）装置内部 由电缆室和低压断路器室组成。电缆室分为进线电缆室和出线电缆室，采用隔板将其与内部低压断路器室隔开。高性能的低压断路器，具有欠压保护、过载保护、短路保护、漏电保护等多项必备保护功能，一旦部件发生故障，迅速切断电源。低压断路器室内装有导轨，通过摇把转动丝杆，可以将断路器小车推进或退出。

3）装置底部 外壳前端带有定向运输脚轮，后端配有万向运输脚轮，便于现场移动和作业，如图1所示。

图1 移动式低压开关连接装置

3 连接装置的工作原理

3.1 工作原理

移动式低压开关连接装置包括柜主体和断路器手车。柜主体内被分隔为断路器室、进线电缆室和出线电缆室，断路器手车与断路器室之间，通过丝杆推进器构成左右水平滑动连接关系，使断路器手车在运行位置和隔离位置之间滑动。进线电缆室和出线电缆室的外侧壁上，分别设有4个快速电缆连接器，通过主回路触头座与断路器手车的主回路触头连接，分别从出线电缆室的4个快速电缆连接器上引出末端设有快速铜排连接器的电缆。无需任何螺栓，依靠弹簧及压紧装置的静压力接触，直接连接到各类固定配电铜排上。

3.2 设计亮点

1）为了便于维修和整合功能，采用面向对象的设计方案 将移动式低压开关连接装置的电缆室分为进线电缆室和出线电缆室，装配成独立间隔室，分区域隔开进线与出线。

2）为了作业安全，采用断路器室与电缆室隔开的方案 即断路器手车可以移开，防止操作者触及进线电缆室内的带电部分。断路器室的隔离门带有挂锁装置，左右两侧开有透明观察窗。在柜门关闭的情况下，通过两侧的观察窗，可以观察到手车的所在位置、手车操作手柄上的ON（断路器合闸）／OFF（断路器分闸）及工作／非工作状态指示灯等标识，让现场操作人员可以明显识别应急发电设备的连接状态，防止各种误操作事故的发生，确保设备和人身安全。

3）为了快速连接应急发电设备，采用可进可出的操作方案 在断路器室内装有导轨，通过摇把转动丝杆，推进或退出断路器手车。将室内的电缆同快速电缆连接器底座联结一体。手车与连接装置之间用1组插头座联接。手车主回路触头座的触臂装在断路器的两侧，当手车移动到运行位置时起电气联接作用。

3.3 现场连接方式

在现场作业时，操作人员只需要将快速电缆连接器的另一端，插入箱体两侧的插拔式触头座后加以锁紧，便已完成同外部电器设备电路的电气连接。

出线和进线电缆延伸出的连接电缆末端，带有快速铜排连接器，无需螺栓，依靠弹簧及压紧装置的静压力接触，可以直接连接到各类规格的电力母排上。装置的进线电缆直接与配套的应急发电车连接，出线电缆直接与客户配电房低压侧母排连接，从而完成对停电客户的应急供电。

4 在电力应急供电中的应用

移动式低压开关连接装置研制成功后，与上海科泰公司的KV410CV型车载移动式柴油发电车进行配套工程性示范应用，结果一次性顺利完成电缆对接。

以往重要用电客户需要进入紧急保电工作状态时，首先需要通过客户服务中心向电力公司运检部门提出保电申请，申请同意后才能指挥应急发电车到客户现场。客户在保电期间一旦失电，随即由客户服务中心派用电监察人员到现场指导客户电工，将应急发电车上延伸出的电缆接头手动连接到客户的配电母排上。随后，用电监察人员通知应急发电车操作人员进行合闸通电，完成整个应急供电过程。

移动式低压开关连接装置研制成功后，改进了以往的应急供电方式。改为可以由客户服务中心用电监察人员事先在不影响正常用电的情况下，指导客户电工将应急发电车连接开关装置接入配电低压母排；当客户在保电期间一旦发生失电，可以立刻将应急发电车的输出电缆直接连接到移动式低压开关连接装置的进线室，缩短了宝贵的用电连接时间。

两种操作方式的经济性比较如表1所示。

表1 两种操作方式的经济性比较

由于移动式低压开关连接装置带有开闸／关闸保护和过流保护等功能，通过柜体上的透视窗，可以明显观察到装置内的隔离断口，让现场操作人员能明显识别应急发电设备的连接状态，防止了各种误操作事故的发生，提高了安全系数，确保了设备和人身安全。

5 结语

移动式低压开关连接装置的新颖性和实用性，主要体现在能够很好地结合应急发电车实现快速应急供电，连接装置体积适中轻巧，方便现场搬运和移动定位，可以进一步明确客户、客户服务中心与运检部三者之间的责任界面，提前做好客户侧接入准备，最大限度地缩短应急发电车等应急电源的接入时间，从而减少客户停电时间，提高供电可用率，提升保电效率，在电力应急保电工作中值得推广应用。

移动式低压开关连接装置的新功能还在开发，存在的不足地方还在攻关和完善，现场的应用经验和技术管理还在总结，现场操作规范和设备维护细则还在制定。相信，通过后继项目的深度研发和合作，采用智能识别系统的自动投切功能，将实现对客户供电的无缝连接。