低压电气现状及在城市轨道交通中的应用

低压电气现状及在城市轨道交通中的应用

发表时间：2019-01-21T15:11:17.263Z 来源：《基层建设》2018年第36期作者：王磊

[导读] 摘要：论文详细介绍各类低压断路器的性能优势、工作原理及其在城市轨道交通低压供电系统中的应用。

成都地铁运营有限公司四川省成都市 610058

摘要：论文详细介绍各类低压断路器的性能优势、工作原理及其在城市轨道交通低压供电系统中的应用。阐述了城市轨道交通系统不同用电设备对于低压断路器的不同要求，为地铁的安全运行提供有益借鉴。随着科技发展步伐的加快，对地铁行业低压配电系统也提出更高需求，在传统的地铁低压配电系统中，其运行方面还存在一些安全隐患，故此应用智能低压配电系统，不仅可以在地铁中实现电气监控，还可以提高地铁的经济效益与运行安全。因此在地铁建设中应用智能低压配电系统，已成为目前地铁低压配电中的首要选择关键词：城市轨道交通；低压断路器应用；智能低压配电系统

一、400V低压供电系统中低压断路器的要求

由于400V低压开关柜承担车站用电需求，低压交流框架式断路器主要用于主进线、母线分段断路器及馈出电流630A（壳架电流）及以上的回路，并且为满足地铁远期用电负荷的调整和变化，框架式断路器的脱扣整定电流采用现场可调型，并有宽阔的电流和时间调节范围。为便于电气设备的维修、维护，断路器电器的连接方式满足以下要求：抽出式低压断路器装置小室门在关闭状态下抽出断路器（主回路与二次回路均可断开）；插入式断路器拔出后，设备小室不得有带电体外露；所以对于框架本身以及柜型设计上应当综合考虑设备选型。

二、ATSE在动力照明系统、EPS事故照明系统、防淹门控制系统中的应用

ATSE即双电源切换装置由控制器和开关本体组成。ATSE在动力照明系统（主要是一级负荷双电源切换箱）、EPS事故照明系统、防淹门控制系统中应用较多。控制器决定开关的转换时机，包括电源故障的判定及转换的延时。开关本体决定开关的电气特性，包括开关的额定电流、接通与分断能力，耐受冲击电流能力和转换动作时间，操作机构有电磁驱动和电机驱动两种。根据开关主触头工作位置的不同ATSE可分为三工作位和两工作位两类。

三工作位ATSE主触头有常用、备用和断开三个位置，当触头位于断开位时，负载与两路电源均断开，避免带高感抗或大电机负载转换时，负载所产生的冲击电流对供电系统的冲击和破坏。对于电磁驱动ATSE而言，由合闸、分闸、导向三个线圈来配合控制触头动作。

三、智能低压配电系统的应用

3.1 在地铁中应用智能低压配电系统所具有的优势

3.1.1实现地铁低压配电系统运行的智能化

智能化是智能低压配电系统所具有的主要特点，也是其在地铁中应用所具有的最大优势。当前在智能低压配电系统应用在地铁的过程中，更多体现的是管理和控制的自动化，智能化特点虽然也有所体现，但却远远没有达到设计要求，更达不到解放人力资源，实现系统管理、控制以及配置调度全智能化的要求。但是，可以肯定的是，智能化就是智能低压配置系统设计的主要目的，也是整个地铁低压配电系统未来的主要发展方向。

3.1.2实现系统运行的虚拟化

之前，在地铁低压配电系统的管理和控制过程中，一切工作都需要人工管理来完成，包括配电和调度，也都需要通过人工操作才能够满足工作需求。而在应用了智能低压配电系统之后，虽然没有全面实现配电系统运行的自动化和智能化，但也大大解放了人力资源，减轻了工作人员的工作负担，也提升了系统运行的精确度。在智能低压配电系统应用的过程中，可以在一定程度上实现系统运行和管理的虚拟化，在智能系统中，直接通过专业设备或者是程序，就能够直接利用操作界面对系统运行情况进行模拟和管理，实现运行管理的虚拟化。这种管理方式，可以通过计算机对整个系统的运行情况进行模拟和监视，不需要工作人员再亲自对系统运行情况进行监督和管理，既降低了系统运行管理的难度，也有效节省了管理时间。

3.2 地铁智能低压配电系统设计的原则

在进行地铁智能低压配电系统设计时，应优先考虑其可靠性以及其智能性，应具有遥测、遥控、遥讯和遥调功能。通常情况下地铁智能化低压配电系统包括计算机、通讯网络以及智能型低压开关柜和控制设备三部分。其中计算机用来完成对分散的配电系统进行统一控制，通讯网络用来提高计算机的监控能力，最后由低压开关柜与控制设备来实现其具体的系统功能。因此地铁智能化低压配电系统设计时应遵循如下原则：首先，地铁智能低压配电系统自动化程度应有较高的水准；其次，地铁智能低压配电系统可靠性应当满足一定的要求，正常状况下应能够进行实时的监测，不正常状况时应能够快速鉴别，及时切断故障；最后，其安全性能应达到一定的程度，要求其操作设置简单，能够及时排除不安全因素。

3.3现场总线技术

现场总线也称现场网络是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线。现场总线技术在地铁智能低压配电系统的应用，加大了低压配电系统中各中电气设备与计算机系统的数据共享，保障了计算系统的数据实时更新，以便能够更好的对地铁智能低压配电系统中的电气设备进行监测，保护和控制。现场总线同时也解决了地铁智能低压配电系统设备之间的开关信号、接点信号和模拟信号信息传递问题。现场总线通过通讯的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现地铁智能低压配电系统高性能化、高可靠化、保养简便化。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因此应加大现场总线技术在地铁智能低压配电系统的应用。

3.4智能元器件在地铁智能低压配电系统的应用

地铁智能低压配电系统使用到的智能元器件主要包括智能断路器、智能逻辑编辑器、智能化数字仪表等。其中，智能断路器技术的发展为智能低压配电系统的发展提供有力的支撑。

智能断路器是集电子技术、零飞弧技术、电气自动化技术、计算机及其软件技术以及网络通信技术于一身的高性能电气设备。智能化断路器一般采用模块式结构，克服了许多传统断路器的缺点，能够实现保护、测量、监控于一体。

目前地铁智能低压配电系统大都采用了这种高性能的智能化断路器（一般包括西门子 3WL 智能断路器和 ABB 的 E 系列智能化万能式断路器），以此来提高地铁低压配电系统的智能化以及自动化。在地铁智能低压配电系统中智能断路器基本工作模式是根据监测到的不同类型的故障电流，自动选择操作机构及灭弧装置预先设定的工作条件。为了能够达到电气和机械性能上的最佳分闸效果，智能断路器会在