王業(yè)篷

（山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，山東 濟南 250000）

0 引 言

1863年，英國倫敦成為世界首個地鐵線路開通運行的城市。此后，美國、法國、德國等歐美國家相繼開始修建地鐵。1971年1月北京地鐵1號線開通運營，是我國建成的首條地鐵線路。近年來，隨著我國經(jīng)濟實力和社會發(fā)展水平的不斷提升，地鐵工程建設(shè)也呈現(xiàn)出爆發(fā)態(tài)勢，據(jù)統(tǒng)計，目前我國開通或修建地鐵的城市已超過40個。地鐵的供配電系統(tǒng)是保障地鐵正常運行的基礎(chǔ)設(shè)施之一。供配電系統(tǒng)承擔(dān)為地鐵列車和車站機電設(shè)備提供電能的任務(wù)，低壓配電箱是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，是保證地鐵各種用電設(shè)備安全、連續(xù)正常使用的基礎(chǔ)。因此，合理選用低壓配電箱就顯得尤為重要。

1 低壓配電箱電氣參數(shù)要求

低壓配電箱為封閉式成套設(shè)備，其功能為向地鐵車站及區(qū)間動力、照明用電設(shè)備提供電源及其控制。

1.1 低壓配電系統(tǒng)參數(shù)

地鐵工程中，三相四線制是低壓配電系統(tǒng)最常使用的模式；TN-S是主要采用的接地保護型式。系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)滿足表1要求。

表1 低壓配電系統(tǒng)參數(shù)

1.2 基本技術(shù)參數(shù)

基本技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓為AC220/380 V；額定頻率為50 Hz；防護等級為地下區(qū)間隧道、高架區(qū)間、車站戶外安裝的 IP65，水泵房、風(fēng)道、風(fēng)機房、冷凍站安裝的IP55，車站設(shè)備及管理用房、走廊、公共區(qū)安裝的IP42。

2 低壓配電箱主要元器件要求

低壓配電箱是多種元器件構(gòu)成的裝置，主要包括斷路器雙電源互投切換裝置、電涌保護器、負荷隔離開關(guān)等。其中斷路器又分為塑殼式斷路器和微型斷路器等。

2.1 塑殼式斷路器

塑殼式斷路器應(yīng)符合下列主要技術(shù)要求：

（1）滿足系統(tǒng)電壓、電流、頻率以及分斷能力的性能水平要求。

（2）分斷能力：不小于35 kA。

（3）ICS=ICU。防護等級大于等于IP40；分為熱脫扣器和電子脫扣器2種；電子脫扣器具備長延時保護、短延時保護、瞬時保護3段保護能力；其中長延時0.4～1Ir可調(diào)，短延時2～10Ir可調(diào)，大于11In為瞬時保護。熱脫扣器具備長延時保護、瞬時保護2段保護能力；其中長延時0.8～1Ir可調(diào)，短路瞬動值視設(shè)定值的大小為固定值或5～10Ir可調(diào)[1]。鑒于地鐵工程的特殊性，塑殼式斷路器的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備模塊化功能，便于安裝和拆除。此外，塑殼式斷路器應(yīng)具備加裝各類輔助配件的能力，如分勵脫扣器或報警觸頭等。輔助配件的假裝不應(yīng)改變原有斷路器的結(jié)構(gòu)和配電箱箱體型式。

2.2 微型斷路器

微型斷路器應(yīng)滿足系統(tǒng)電壓、電流、頻率以及分斷能力的性能水平要求，除特別注明外，微型斷路器分段能力≥10 kA，限流等級三級。微型斷路器的壽命不應(yīng)小于2萬次，工作溫度應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貥O限溫差要求[2]。微型斷路器也應(yīng)采用模塊化安裝和拆除結(jié)構(gòu)，便于施工，各類附件的加裝和拆除應(yīng)與塑殼式斷路器功能需求一致[3]。

漏電開關(guān)：為保持工作穩(wěn)定性，減小占位，使用短路保護、過載保護、漏電保護等，采用一體化或組合式漏電開關(guān)，并具備漏電情況下的報警或切除電源功能[4]。

2.3 雙電源互投切換裝置

雙電源互投切換裝置采用一體化專用PC級自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器。自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（Automatic Transfer Switching Equipment，ATSE）的電氣和機械性能應(yīng)必須滿足產(chǎn)品相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 14048.11—2008、IEC 60947-6-1—2005[5]。ATSE所接負載的使用類別不低于為AC-33A。ATSE為三相四電極產(chǎn)品。ATSE切換時間（即全程動作時間）不大于0.2 s。 機械壽命不少于10 000次，電氣操作壽命不少于1 500次。額定沖擊耐受電壓Uimp大于等于8 000 V。額定絕緣電壓Ui大于等于660 V。ATSE具備可靠的隔離功能。ATSE有獨立的滅弧接點。ATSE觸頭不能因為長時間不用而出現(xiàn)表面氧化。ATSE能夠電動和手動操作。ATSE開關(guān)和控制器組件均由統(tǒng)一生產(chǎn)廠家提供以確保安全。ATSE操作機構(gòu)電氣機械連鎖可靠，并具備防止電源同時運行的措施。ATSE切換采用自投自復(fù)、自投不自復(fù)或互為備用等方式，并現(xiàn)場可整定；ATSE的控制器無需外加控制電源，且具有抗電磁、浪涌、電壓突波等干擾能力。ATSE控制器具備開關(guān)分合閘狀態(tài)顯示等，ATSE具有RS485通信接口[6]。

2.4 電涌保護器

對于低壓配電系統(tǒng)應(yīng)考慮電涌保護設(shè)置，以防止雷電電磁脈沖侵入或操作過電壓。電涌保護器外殼應(yīng)具有脫扣報警和熔斷指示等故障報警功能，防護等級應(yīng)滿足IP20，外殼阻燃等級應(yīng)不低于V0[7]；應(yīng)具有熱插拔功能；應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)35 mm導(dǎo)軌安裝方式。

電涌保護器前端應(yīng)成套加裝電涌專用后備保護裝置，該裝置短路分斷能力不低于35 kA，工頻脫扣電流不大于3 A，耐受沖擊電流不小于被其保護的電涌保護器的最大放電電流。表2為第一級 SPD 主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足條件，表3為第二級 SPD 主要技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足條件。

表2 第一級SPD主要技術(shù)參數(shù)

表3 第二級SPD主要技術(shù)參數(shù)

2.5 負荷隔離開關(guān)

負荷隔離開關(guān)應(yīng)符合下列主要技術(shù)要求。

（1）滿足系統(tǒng)電壓、電流、頻率的性能水平要求。

（2）在正常負荷下，具備接通、運行、分段電流的能力。并在非正常電流條件下（短路），能在規(guī)定時間內(nèi)承載電流（可以接通，但不分斷短路電流）。

（3）通電持續(xù)時間1 s，額定短時耐受電流值不得小于12倍最大額定工作電流。

（4）使用類別為AC-23B。

（5）負荷隔離開關(guān)應(yīng)為耐濕熱型產(chǎn)品。

3 低壓配電箱結(jié)構(gòu)、材料及工藝要求

3.1 低壓配電箱結(jié)構(gòu)

（1）車站及區(qū)間變電所內(nèi)安裝的低壓配電箱（柜）箱體材料采用優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板，地下區(qū)間、高架區(qū)間內(nèi)安裝的動力照明配電箱（柜）箱體材料采用聚碳酸脂合成材料。安裝在公共區(qū)墻體上的配電箱的箱門須采用厚度不小于2 mm的拉絲不銹鋼板制作[8]。

（2）低壓配電箱應(yīng)有足夠的機械強度，以保證元件安裝后及操作時無搖晃、不變形。

（3）區(qū)間內(nèi)檢修插座箱及照明配電箱箱體材料采用聚碳酸脂合成材料，無鹵素，防護等級為IP65，抗沖擊等級為IK08，絕緣等級為2級，防污等級為IV級，適合有粉塵、水霧等存在的地下惡劣場所。地下區(qū)間內(nèi)檢修插座箱及照明配電箱采用離壁式安裝方式。

3.2 保護性接地

（1）地鐵工程應(yīng)單獨設(shè)置PE接地系統(tǒng)，其中，PE接地端子應(yīng)采用銅排。端子排應(yīng)與配電箱可靠聯(lián)結(jié)，且N排和PE排應(yīng)單獨分開設(shè)置于配電箱2端。

（2）PE排和N排端子數(shù)量的配置要滿足配電箱出線回路的要求，雙電源切換箱主備進線的N線不得接在同一個N排上。

（3）各類配電箱的金屬外殼及其他裸露可導(dǎo)電部分均應(yīng)與PE線可靠連接，并應(yīng)保障PE線的連續(xù)性和完整性。

（4）運輸、安裝等的機械應(yīng)力或短路產(chǎn)生的熱應(yīng)力都不能損壞保護導(dǎo)體的完整性。

4 結(jié) 論

低壓配電箱作為城市軌道交通供電系統(tǒng)的一部分，擔(dān)負著分配電能和設(shè)備控制的重任。在低壓配電箱選型時，應(yīng)做到安全、經(jīng)濟、高效及穩(wěn)定。在選型中應(yīng)合理分析、統(tǒng)籌兼顧，全面分析供配電系統(tǒng)形式和工程實際情況，最大限度地保證城市軌道交通設(shè)備的用電安全。