地铁车站变电所电气元器件选型分析
声明：您必须遵守我们的协议，如果您下载了该资源行为将被视为对《电天下账号管理规范》全部内容的认可，本网站资源来自原创，仅供用于学习和交流，请勿用于商业用途。如有侵权、不妥之处，请举报本资源，我们将及时审核处理！
地铁车站变电所元器件主要有断路器、电流互感器、智能仪表、智能接口模块及其他一些小辅件。
文本预览
·应用与测试· 低压电器(2010№11)
地铁车站变电所电气元器件选型分析
赵关君1，张建军2
(1．广州地铁设计研究院有限公司，广东广州510010；
2．丹东科亮电子有限公司，辽宁丹东 ”8009)
摘要：针对地铁车站变电所电气元器件选型问题，分析了断路器操作机构和极
数选型、脱扣器选型、电流互感器选型、火灾时切断非消防电源、欠压保护等。该选型分
析有助于提高地铁车站低压配电系统的设计效率。 赵美君(1979--)，
关键词：操作机构；欠压保护；电流互感器
女，工程师，硕士，
中图分类号：TM 642文献标识码：A文章编号：1001-5531(2010)11-0061-03 主要从事低压配
电、供电工作。
Analysis of Electrical Apparatus Type Selection
for Substation of Metro Station
ZHAO Meijun‘，ZHANG Jianjun2
(1．Guangzhou Metro Design and Research Institute Co．，Ltd．，Guangzhou510010，China；
2．Dandong Keliang Electron Co．，Ltd．，Dandong 1l8009，China)
Abstrad：Aiming atelectrical apparatustype selection forsubstationofmetro station，the typeselection for
operationmechanismand pole number，r{ele鹊e，current transformer，switching off non-fire control power supply
whenfire occurring，and under-voltageprotectionwas analyzed．Theanalysiscould help impwve designefficiecy of
low voltage distribution system ofmetrostation．
Key words：operation mechanism；under·voltageprotection；currenttransformer(CT)
器实现远方控制功能。
0 引 言
2 热磁脱扣与电子脱扣选型
地铁车站变电所元器件主要有断路器、电流
互感器、智能仪表、智能接口模块及其他一些小辅 热磁脱扣包含热脱扣、电磁脱扣两个功能。
件。断路器需要关注脱扣器额定电流、整定电流、 热脱扣是通过双金属片过电流延时发热变形推动
极限短路分断能力、操作机构、极数、脱扣器等。 脱扣传动机构；电磁脱扣是通过电磁线圈的短路
一些招标文件已明确要求：进线和母联采用同一 电流瞬时推动衔铁带动脱扣。电子脱扣可以有以
类型开关，≥630 A的开关采用万能式断路器。接 上所有功能，并可以方便地进行整定。两者差别：
下来对断路器、电流互感器、智能仪表等选型时关 前者性能稳定且不受电压波动影响、寿命长、灵敏
键点进行分析。 度低、不易整定，提供两段保护；后者功能完善、灵
敏度高、整定方便、受电源影响大、略易损坏，提供
1 断路器操作机构选型
三段保护。另外，热磁脱扣器不能识别具体是何
断路器具有三种不同的操作机构选项：①带 种保护故障信号，而电子脱扣器现可识别并可带
有机械合闸功能的手动储能操作机构；②带机械 通信功能。电子脱扣器具有较宽的整定范围，因
及电气合闸的手动储能操作机构；③带机械及电 而在地铁断路器选型中得到广泛应用。
气合闸的电动操作机构。万能式断路器电动储能
操作机构是标准配置。塑壳式断路器可根据需要 3 电流互感器选型
选择电动或带机械及电气合闸的手动操作机构。
电流互感器(CT)主要涉及CT个数、二次侧
后者可通过断路器附件分励脱扣器或者外加接触
张建军(1956～)，男，研究方向为电机保护。
一61—低压电器(20101‰11) ·应用与测试·
电流的选择。三相平衡负荷如电动机等可只采用 路器会跳闸，以断开回路。地铁车站变电所负责
一个CT，三相不平衡负荷要求三相均配置CT。 的配电范围较大，一级负荷较多，系统瞬间电压波
根据地铁实际运行数据来看，三相不平衡程序较 动引起脱扣器动作将会造成大面积停电，并且脱
严重，在选择CT时一般回路建议均配置三个CT。 扣后要手动现场恢复，造成恢复供电时间延长，影
当负载阻抗较大时，由于容量(视在功率)相同的 响地铁的正常运营。并且欠压线圈仅装设在AC
情况下，二次额定电流是l A的CT二次所允许接 相间，没有全面的防止缺相保护功能。通过在变
的二次阻抗比5 A的大，能提高测量准确度。另 电所设置一套PLC可以很好的解决上述问题。
外，5 A一般用在表计或计量，l A一般用在信号 进线断路器配置电动操作机构，可以实现远方分
或取样。 合闸，通过智能仪表采集三相线电压信号上传到
进线断路器接地故障保护可通过电流矢量求 PLC装置，将线电压与预订的线电压范围进行比
和法和直接测量法实现。直接测量法在进线断路 较，若出现母线电压异常信号，经过可调的延时，
器上设4个CT，其中3个断路器安装在A、B、C三 延时按躲开瞬间电压波动的影响，则对相应的进
相上，第4个断路器可安装在进线柜中性线上，也 线断路器发出分闸指令，并投入母联备自投，将母
可安装在变压器接地中性点处。目前地铁一般进 联断路器合闸。
线处配置4个CT。
5 火灾情况下切非选型
4 进线断路器欠压保护
当发生火灾时，着火区域的电气线路如果被
进线断路器为了避免低压电气在缺相或欠压 火烧，会引发短路等情形，导致在其他区域产生新
状态下运行，一般配备欠压保护。欠压保护可通 的起火点，从而使火灾蔓延扩大。故在设计规范
过欠压脱扣器或逻辑编程来实现。当额定工作电 和验收规范中，原则性的提出了“切断非消防电
压下降到额定值的70％一35％，欠压脱扣器应动 源”的要求，规定了“在确认火灾后，应能切断有
作；欠压脱扣器在电源电压低于脱扣器额定工作 关部位的非消防电源”。从地铁常用的变电所主
电压的35％时，欠压脱扣器应能防止断路器闭 接线来看：一、二级负荷共用母线，设置单独的三
合；电源电压等于或大于脱扣器额定工作电压的 级负荷小母线，环控负荷根据需要可独立设置一、
85％时，应能保证断路器闭合。瞬时或延时动作 二、三级母线。地铁车站除环控二级负荷以外的
于断路器分闸，延时时间可调。欠压脱扣器(线 其它二级负荷主要有：银行、二级小动力、有盖出
圈)正常工作时是有电压的，此电压使脱扣器的 入口配电箱、备用空调系统、区间维修箱、污水泵
锁钩克服弹簧力，以使断路器能够正常合闸。当 等。通过在变电所去环控二级负荷总断路器、三
电压降低到其设定值时，脱扣器的锁钩会复位，断 级负荷总断路器处设电动操作机构，火灾情况下
可接受远方的分闸命令切除二级环控负荷或三级
_…’一 y ＆ 总负荷。地铁车站其它的二级动力负荷种类颇
lI段母线失搓 > 厂 多，该部分负荷的切除可通过在断路器上加分励
l—l
I段母线电压正奄>—_一 卜 L 脱扣器附件，或者每个回路增加接触器，也可所有
延时5000msl—l 筵时 的断路器均采用电动操作机构，火灾时通过程控
l詹白帆帆l、、L
卡片切除。
II段电压正常 分励脱扣器可用于远程控制，将分励脱扣器
＆
的触点信号通过控制电缆连接到就近的控制系统
===i童望200msLJ I怍型型纠堡堕苎 (PSCADA或者BAS)，火灾情况下，通过继电器的
联断路器分闸>——————一 l 触点YKZ，接通分励线圈QFF，使断路器跳闸，KA
中继用于远方的分励指示。分励脱扣后需现场逐
个手动复位。脱扣原理如图2所示。接触器的切
图l进线欠压分闸、母联自投合闸逻辑 非原理类似分励脱扣。
一62一·应用与测试· 低压电器(2010NQll)
L1 同一电位水平以上，而不存在电位差，检修人员
接触中性线时自然不会遭受电击。故进线断路器
控制电源
可选用3P断路器。
BAS口SCADA 控 变电所低压开关柜测量表计要求如表1所
制
网 示。为方便对负荷进行计量管理和节能分析，对
地铁车站变电所电气元器件选型分析
赵关君1，张建军2
(1．广州地铁设计研究院有限公司，广东广州510010；
2．丹东科亮电子有限公司，辽宁丹东 ”8009)
摘要：针对地铁车站变电所电气元器件选型问题，分析了断路器操作机构和极
数选型、脱扣器选型、电流互感器选型、火灾时切断非消防电源、欠压保护等。该选型分
析有助于提高地铁车站低压配电系统的设计效率。 赵美君(1979--)，
关键词：操作机构；欠压保护；电流互感器
女，工程师，硕士，
中图分类号：TM 642文献标识码：A文章编号：1001-5531(2010)11-0061-03 主要从事低压配
电、供电工作。
Analysis of Electrical Apparatus Type Selection
for Substation of Metro Station
ZHAO Meijun‘，ZHANG Jianjun2
(1．Guangzhou Metro Design and Research Institute Co．，Ltd．，Guangzhou510010，China；
2．Dandong Keliang Electron Co．，Ltd．，Dandong 1l8009，China)
Abstrad：Aiming atelectrical apparatustype selection forsubstationofmetro station，the typeselection for
operationmechanismand pole number，r{ele鹊e，current transformer，switching off non-fire control power supply
whenfire occurring，and under-voltageprotectionwas analyzed．Theanalysiscould help impwve designefficiecy of
low voltage distribution system ofmetrostation．
Key words：operation mechanism；under·voltageprotection；currenttransformer(CT)
器实现远方控制功能。
0 引 言
2 热磁脱扣与电子脱扣选型
地铁车站变电所元器件主要有断路器、电流
互感器、智能仪表、智能接口模块及其他一些小辅 热磁脱扣包含热脱扣、电磁脱扣两个功能。
件。断路器需要关注脱扣器额定电流、整定电流、 热脱扣是通过双金属片过电流延时发热变形推动
极限短路分断能力、操作机构、极数、脱扣器等。 脱扣传动机构；电磁脱扣是通过电磁线圈的短路
一些招标文件已明确要求：进线和母联采用同一 电流瞬时推动衔铁带动脱扣。电子脱扣可以有以
类型开关，≥630 A的开关采用万能式断路器。接 上所有功能，并可以方便地进行整定。两者差别：
下来对断路器、电流互感器、智能仪表等选型时关 前者性能稳定且不受电压波动影响、寿命长、灵敏
键点进行分析。 度低、不易整定，提供两段保护；后者功能完善、灵
敏度高、整定方便、受电源影响大、略易损坏，提供
1 断路器操作机构选型
三段保护。另外，热磁脱扣器不能识别具体是何
断路器具有三种不同的操作机构选项：①带 种保护故障信号，而电子脱扣器现可识别并可带
有机械合闸功能的手动储能操作机构；②带机械 通信功能。电子脱扣器具有较宽的整定范围，因
及电气合闸的手动储能操作机构；③带机械及电 而在地铁断路器选型中得到广泛应用。
气合闸的电动操作机构。万能式断路器电动储能
操作机构是标准配置。塑壳式断路器可根据需要 3 电流互感器选型
选择电动或带机械及电气合闸的手动操作机构。
电流互感器(CT)主要涉及CT个数、二次侧
后者可通过断路器附件分励脱扣器或者外加接触
张建军(1956～)，男，研究方向为电机保护。
一61—低压电器(20101‰11) ·应用与测试·
电流的选择。三相平衡负荷如电动机等可只采用 路器会跳闸，以断开回路。地铁车站变电所负责
一个CT，三相不平衡负荷要求三相均配置CT。 的配电范围较大，一级负荷较多，系统瞬间电压波
根据地铁实际运行数据来看，三相不平衡程序较 动引起脱扣器动作将会造成大面积停电，并且脱
严重，在选择CT时一般回路建议均配置三个CT。 扣后要手动现场恢复，造成恢复供电时间延长，影
当负载阻抗较大时，由于容量(视在功率)相同的 响地铁的正常运营。并且欠压线圈仅装设在AC
情况下，二次额定电流是l A的CT二次所允许接 相间，没有全面的防止缺相保护功能。通过在变
的二次阻抗比5 A的大，能提高测量准确度。另 电所设置一套PLC可以很好的解决上述问题。
外，5 A一般用在表计或计量，l A一般用在信号 进线断路器配置电动操作机构，可以实现远方分
或取样。 合闸，通过智能仪表采集三相线电压信号上传到
进线断路器接地故障保护可通过电流矢量求 PLC装置，将线电压与预订的线电压范围进行比
和法和直接测量法实现。直接测量法在进线断路 较，若出现母线电压异常信号，经过可调的延时，
器上设4个CT，其中3个断路器安装在A、B、C三 延时按躲开瞬间电压波动的影响，则对相应的进
相上，第4个断路器可安装在进线柜中性线上，也 线断路器发出分闸指令，并投入母联备自投，将母
可安装在变压器接地中性点处。目前地铁一般进 联断路器合闸。
线处配置4个CT。
5 火灾情况下切非选型
4 进线断路器欠压保护
当发生火灾时，着火区域的电气线路如果被
进线断路器为了避免低压电气在缺相或欠压 火烧，会引发短路等情形，导致在其他区域产生新
状态下运行，一般配备欠压保护。欠压保护可通 的起火点，从而使火灾蔓延扩大。故在设计规范
过欠压脱扣器或逻辑编程来实现。当额定工作电 和验收规范中，原则性的提出了“切断非消防电
压下降到额定值的70％一35％，欠压脱扣器应动 源”的要求，规定了“在确认火灾后，应能切断有
作；欠压脱扣器在电源电压低于脱扣器额定工作 关部位的非消防电源”。从地铁常用的变电所主
电压的35％时，欠压脱扣器应能防止断路器闭 接线来看：一、二级负荷共用母线，设置单独的三
合；电源电压等于或大于脱扣器额定工作电压的 级负荷小母线，环控负荷根据需要可独立设置一、
85％时，应能保证断路器闭合。瞬时或延时动作 二、三级母线。地铁车站除环控二级负荷以外的
于断路器分闸，延时时间可调。欠压脱扣器(线 其它二级负荷主要有：银行、二级小动力、有盖出
圈)正常工作时是有电压的，此电压使脱扣器的 入口配电箱、备用空调系统、区间维修箱、污水泵
锁钩克服弹簧力，以使断路器能够正常合闸。当 等。通过在变电所去环控二级负荷总断路器、三
电压降低到其设定值时，脱扣器的锁钩会复位，断 级负荷总断路器处设电动操作机构，火灾情况下
可接受远方的分闸命令切除二级环控负荷或三级
_…’一 y ＆ 总负荷。地铁车站其它的二级动力负荷种类颇
lI段母线失搓 > 厂 多，该部分负荷的切除可通过在断路器上加分励
l—l
I段母线电压正奄>—_一 卜 L 脱扣器附件，或者每个回路增加接触器，也可所有
延时5000msl—l 筵时 的断路器均采用电动操作机构，火灾时通过程控
l詹白帆帆l、、L
卡片切除。
II段电压正常 分励脱扣器可用于远程控制，将分励脱扣器
＆
的触点信号通过控制电缆连接到就近的控制系统
===i童望200msLJ I怍型型纠堡堕苎 (PSCADA或者BAS)，火灾情况下，通过继电器的
联断路器分闸>——————一 l 触点YKZ，接通分励线圈QFF，使断路器跳闸，KA
中继用于远方的分励指示。分励脱扣后需现场逐
个手动复位。脱扣原理如图2所示。接触器的切
图l进线欠压分闸、母联自投合闸逻辑 非原理类似分励脱扣。
一62一·应用与测试· 低压电器(2010NQll)
L1 同一电位水平以上，而不存在电位差，检修人员
接触中性线时自然不会遭受电击。故进线断路器
控制电源
可选用3P断路器。
BAS口SCADA 控 变电所低压开关柜测量表计要求如表1所
制
网 示。为方便对负荷进行计量管理和节能分析，对
