新型智能综合配电箱技术方案.doc

新型智能综合配电箱

技术方案

2010年8月

新型智能综合配电箱主要功能
智能综合配电箱是集无功补偿、电能计量、出线保护、漏电保护、负荷分配、在线监测以及台区管理为一体，具有远程传输数据和智能化控制功能，较好的将低压配电新技术产品、通讯技术、计算机网络技术有机的整合，解决了传统综合配电箱监测手段落后、无功补偿效果差、开关误动频繁、使用寿命短等技术缺陷的设备，适用于城乡电网杆上公用配电变压器低压侧安装使用。
1、使用环境条件
1.1安装地点：
户外
1.2周围空气温度：
周围空气温度不高于＋45℃，在24h内其平均温度不超过＋35℃，周围空气温度的下限为-40℃。箱体内最高温度不高于＋65℃。
1.3海拔：
安装场地的海拔不超过2000m
1.4湿度：
日平均相对湿度不大于95%；最高温度为＋25℃时，相对湿度短时可高达100%
1.5污秽等级：
GB 7251.1-2005规定的污染等级4
2、主要功能
2.1配变监测
通过配变终端进行配变及综合箱运行参数测量、统计，并通过与远程主站系统的数据交互实现配变在线监测功能，主要包括（根据应用需求配置）：
1) 采集三相电压、电流，实现电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、三相电压2-19次谐波分析、三相电流2-19次谐波分析、无功电量的测量。
2) 采集电能表的数据。
3) 统计电压合格率、功率因数合格率。
4) 统计供电时间、停电时间，记录停/上电起止时间。
5) 采集断路器遥信与门禁等状态量信息。
6) 统计三相电压、电流不平衡越限时间；统计电流、视在功率越限时间。
7) 采集电容器及投切设备的状态，判断是否故障，并统计电容器累计投入时间和次数及电容器累计补偿的无功电能量。
8) 能够实时采集漏电电流，并远程上传。
2.2电能计量
配电箱中留有两个电表位置用于安装电能表与采集终端等装置，用于电能计量功能，计量数据可用于线损考核。
2.3电能分配
配电箱可不设进线总开关（可选），但配置出线开关。开关容量根据配变容量及供电要求配置，出线路数根据实际需要配置。
2.4无功补偿
1) 配置无功补偿功能的原则：对于功率因数小于0.85的用户需进行无功补偿。补偿后，功率因数≥0.95。
2) 无功补偿控制物理量可为功率因数或无功功率或电压；目标功率因数、无功投切门限、投切延时时间和投切间隔时间可在线设置，无投切振荡，无补偿呆区。
3) 补偿容量配置
配电箱配置的最大补偿容量不低于配变容量的30%，订货中可以指定实际配置的补偿电容器的容量。
4) 无功补偿控制器具备12路电容器投切控制输出，可定义为共补和分补方式。具备三相共补、三相分补和三相混合补偿功能。
5) 无功补偿控制模式
无功补偿有远方控制和当地自动控制、闭锁模式三种模式。
6) 电容器投切原则
电容器投切遵循“合适优先、三相优先、先投先切、均衡使用”的原则。
7) 电容器保护
当出现过电压、欠电压、电压断相、谐波越限、电容器温度过高情况，由无功补偿模块及时切除投入的电容器，以保护电容器。在恢复到设置范围内，电容器才可恢复正常投切。

2.5剩余电流动作保护
具备剩余电流动作保护功能（即漏电保护）功能。由配变终端采集剩余电流，并根据剩余电流值控制断路器，远方主站可对终端设置动作参数（动作阀值与延时时间）。可以避免频繁“误”跳闸。并能远方实时上报漏电电流值。
2.6变压器保护
1) 具备过载或短路保护功能，当过载或短路时，断路器分断以达到保护功能。
2) 具备断相保护功能，由终端判断回路是否断相，如出线断相，终端控制出线开关跳闸，具有保护用户设备不受缺相危害的功能。
2.7防雷保护
配电箱中安装避雷器有效防止雷击过电压和操作过电压引起的损坏。如遇过电压，避雷器可靠导通将涌流引入接地系统。
2.8温度监控
四路温度采集，综合箱进线母排接头或出线接头或箱内环境温度并上传主站。
安装箱内测温设备，监测箱内温度，温度超过限值将启动风扇强行排热。除设置强制排风外，配电箱结构应满足空气自然流通排热需要。
2.9门禁信号检测
配电箱门应安装门禁开关（行程开关），并将门禁信号传入终端，上报主站。
3、主要技术创新点
3．1 具有出线保护功能，可有效的防止过负荷损坏或烧毁变压器、漏电保护可有效防止人畜触电。
3．2 精细化智能无功补偿功能，可根据电压，无功功率，或时间来作为主要投切依据，分组细划，共补分补混合使用，以达到优化电压，提高功能因数的目的。
3．3 完善的无功补偿保护功能，实时采集电参数，可以根据过电压，过载，缺相，谐波电流越限，谐波电压越限，零序电流越限，三相不平衡等进行时实保护。
3．4 多功能于一体的配变计量终端，即可实时监测电参数，也可远程配置参数和程序功能升级，并可采集四路温度参数，来控制风扇防止变压器过热而损坏，集成无功补偿功能同时具有出线保护，漏电保护等功能。
3．5 智能一体化的WEB配变系统平台，采用世界先进的Oracle数据库，通用Jave语言开发工具，具有通用性强，易于和其它系统接口，人性化人机界面，智能配变管理等功能。
4、主要设备（构件）要求
以下未提及的均应满足各种设备遵循的国家、行业规程与标准。
4.1配变终端
配变终端具有检测合格报告。
4.2电流互感器
电流互感器满足如下要求：
a） 采用穿心式电流互感器。
b） 准确度等级为0.2S。
c） 需配置两组电流互感器（一组供电能表用，另一组供终端用）。
4.3断路器
塑壳断路器采用高分断的名优产品，具备如下的技术参数和功能要求：
1) 额定工作电压： 400V。
2) 额定工作电流（根据配变容量配置），In=100A至In=630A。
3) 额定绝缘电压： ≥660V。
4) 额定冲击耐受电压Uimp：8000V。
5) 塑壳断路器带分励脱扣器与辅助节点。脱扣器为热动-电磁(复式)脱扣器，热动型脱扣器具有反时限特性、电磁脱扣器为短路瞬时动作。
6) 具备过流和速断保护功能。短路瞬动：5In±20% , 10In±20%；过载长延时：1.00In(冷态) ，不动作时间>2h；1.20In(热态) ，动作时间≤2h ；短路分断能力：≥50kA。
7) 飞弧距离：0 mm（加零飞罩）。
8) 操作性能（次）通电为1500次，不通电为4000次。
若选择具有剩余电流保护的断路器（动作电流500mA），其性能满足GB14048.2-2001的要求。
4.4交流接触器
选用节能型交流接触器产品，其绝缘等级为A级及以上，其主回路触点的额定电流大于或等于被控制的线路的负荷电流。接触器的电磁线圈额定电压为380V或220 V，线圈允许在额定电压的80%～105%范围内使用。交流接触器线圈电压与所选剩作电流动作保护器的相对应接线端子相连，应注意其负载匹配。交流接触器满足《CJ20系列交流接触器 》（JB 8591.1-1997）的要求。
4.5隔离开关
配电出线每一分支回路在出线开关前端配置隔离开关，隔离开关与塑壳断路器实现闭锁，防误操作。
其技术参数如下：
1) 额定电压：400V。
2) 额定工作电流根据配变容量配置：In=100A至In=630A。
3) 额定绝缘电压：≥660V。
4) 额定冲击耐受电压：8000V。
5) 额定短路耐受电流：≥50kA。
4.6无功补偿元器件
计量终端具有无功站偿和通信功能，远方主站可通过终端对其设置相关控制参数，也可读取投切信息。
1) 电容器投切元件
电容器投切开关采用机电一体化的新型复合开关、切换电容专用接触器或采用投切开关与电容器一体化的智能型电容器。投切元件技术参数满足《低压并联电容器装置使用技术条件》（DL/T842-2003）的要求。
2) 电容器
电容器选用自愈式低压并联名牌电容器，满足GB/T12747.1-2004《标称电压1kV及以下交流电力系统用自愈式并联电容器 第1部分：总则－性能、试验和定额－安全要求－安全和运行导则》的要求。共补电容器额定电压450V，分补电容器额定电压250V。
4.7避雷器
配电箱在主母线处每相安装复合外套金属氧化物避雷器（推荐使用硅橡胶绝缘氧化锌避雷器）。其技术指标如下：
1) 系统标称电压：400V。
2) 避雷器额定电压 ：500V。
3) 避雷器持续运行电压：420kV。
4) 直 流1mA参考电压：≮1.2kV。
5) 2ms方波通流容量：50A。
6) 雷电冲击电流下残压：≯2.6kV。
4.8温控设备
安装温度控制器，当温度超过设置值时启动排气风扇，强行排出热量以使箱体散热。
传感器测量误差在±3%范围内。
4.9导线、母排
配电箱内连接线选用名牌产品，与电器元件的连接处应压接线鼻子，母线应套绝缘热缩管。
5、主要电气性能技术参数要求
5.1额定电压
额定工作电压：400V。
额定绝缘电压：660V。
5.2额定电流
额定电流(A)：160。
5.3额定耐受电流
1秒额定短时耐受电流≥35kA，额定峰值耐受电流为65kA。
5.4额定频率
额定频率：50Hz 。
5.5绝缘电阻
绝缘电阻≥4MΩ。
5.6介电强度
主回路相间及相对地为3.17kV，1min；辅助回路相间及相对地为2.5kV，1min。
5.7接地方式
用于中性点直接接地系统。
6、结构与工艺要求
6.1外形尺寸
进出线方式：箱体两侧面进出线，上端两孔进线；下端两孔出线。
6.2隔室设计
配电箱利用隔板分成计量室、配电室、无功补偿室等隔室满足下列要求：
1) 防止触及邻近功能单元的带电部件。
2) 限制故障电弧的蔓延。
3) 防止规定防护的外来固体物体从装置的一个单元进到另一个单元。
隔室的隔板采用金属板或绝缘板，金属隔板应与保护导体有效连接。金属隔板在人体碰撞时的变形不应减小其绝缘距离，绝缘隔板则不应碎裂。
功能单元隔室中的隔板不应因短路分断时所产生的电弧或游离气体所产生的压力而造成损害或永久变形。
6.3箱体要求
1) 箱体采用低压综合箱的型式，采用卧式或挂式安装在台变下方。尺寸为1000mm（宽）×650mm（深）×1200mm（高）。
2) 箱体材料采用不锈钢体。配电箱内金属结构件应全部镀锌处理。
3) 配电箱箱体内外金属板均上喷塑。喷塑层应光滑、平整，无气泡、流痕和指印，喷塑层防护等级不低于II级。箱体颜色宜为浅驼灰色。
4) 门上铰链满足JB 5877-2002中3.7规定，且铰链与门、箱架间具有可靠的电气连续性。门锁具有防雨防锈功能。
5) 箱内应设检修照明灯，门打开后，检修灯即亮。
6) 箱体正面、背面均装有开启门，门的开启应灵活，在开启过程中不应损伤表面涂层，门锁不应有松动现象。箱门采用内扣式门轴，门的开启度应≥90度。
7) 计量室设置观察窗，窗口采用钢化玻璃，厚度小于5mm 。观察窗位置与大小应便于操作人员查看终端与表计的信息，还应考虑无线公网设备接收无线信号的要求。
8) 箱体外部设安全警示标志。
6.4外壳防护
1) 箱体外壳的机械强度在外来操作力及短路电流的作用下，不发生变形而影响箱内设备的正常工作，同时，不因吊装、运输而影响箱内元器件的电气性能。
2) 通风窗和排气口的设计和安装应有足够的机械强度且当配电箱在正常工作或短路情况下，有电弧或熔性金属喷出时不致危及操作人员。
3) 配电箱的外壳防护等级不低于GB 4208规定IP33。通风窗应采用百叶窗型式，通风窗与排气口应配有孔隙不大于2.5mm的金属网，通风窗、排气孔、顶盖和门关闭后应具有与外壳一样的防护等级。
4) 箱体顶部有5％的坡度。
5) 外壳设计充分考虑进出线孔的要求、安装要求、进出线固定要求及主接地点的设置等。
6.5防触电措施
配电箱直接接触防护利用设备的结构措施来保证，并符合GB 7251.1-2005中7.4.2规定。
配电箱间接接触防护措施按GB 7251.1-2005中7.4.3的规定，并补充如下：
1) 配电箱内安装主接地装置，主接地端子至装置相应导电部件之间的直流电阻值不大于10mΩ；主接地端子螺栓不得小于M12，且附近应有固定的接地符号。
2) 配电箱保护导体的截面积应按表3选择，但接地母线的截面积不得小于16 mm2。
表3 保护导体截面积
相导线截面积S(mm2)
相应保护导线截面积S(mm2)
S<16
S
16≤S≤35
16
S>35
S/2
3) 所有作为隔离带电导体的金属隔板、电器元件的金属外壳以及金属手动操作机构均有效接地。
4) 所有电器元件的金属外壳、金属板、安装结构件采用金属螺钉安装在己经接地的镀锌金属构件上则认为具有保护电路的连续性，否则应采取措施(如采用专用接地螺栓或接地垫圈)来实现保护电路的连续性。
5) 对于门、盖板、覆板和类似部件，如果其上装有电压值超过40V的电气设备时，应采用黄绿双色保护导线将这些部件和保护电路连接，截面积不小于6 mm2。
6) 功能单元隔室中的隔板、保护导体应能承受装置在运输、安装时产生的机械应力和单相接地短路事故中所产生的机械应力和热应力，其接地连续性不应破坏。
6.6温升
在正常使用条件下，施加额定负载时，箱内各部位的温升应满足GB 7251.1-2005中7.3和GB/T 15576-1995中5.5的规定。
6.7导体选择
配电箱内的电气连接、母线与绝缘导线按JB 5877-2002中3.13规定，并补充如下：
1) 导线选择铜芯绝缘导线。选用的绝缘导线实行强制性认证管理，绝缘导线应具有认证标志。绝缘材料具有足够的机械强度和刚性，能够耐受使用中可能遇到的机械应力、电气应力和热应力。
2) 绝缘材料的阻燃能力不低于FH1级。
3) 绝缘导线的绝缘电压不低于500V。
4) 绝缘导线截面积依据回路额定电流进行选择，并通过动、热稳定校验。
5) 辅助回路（二次回路）绝缘导线采用单股绝缘铜芯线，电压回路不小于2.5mm2，电流回路不小于4 mm2，保护接地导线使用黄绿双色软铜线，截面积不小6mm2。
6.8设备连接和布置
1) 各种电器元件在箱内安装有专用支架、安装板或固定措施，便于各电器设备检修维护。
2) 电气间隙和爬电距离满足GB7251.1-2005中7.1.2.3.4和7.1.2.3.5规定。
3) 绝缘导线的布置具有减少涡流的影响，如果交流导体要穿过封闭的具有导磁性能的框架或金属隔板时，该电路的三相导线均从同一孔穿过。
4) 母线应套绝缘热缩管。
5) 主电路和辅助电路的多股绝缘导线的连接都应采用冷压接线头进行连接，压接端头应搪锡处理。电器元件间的连接导线，中间不再有绞接点或焊点，接线应尽可能在固定的端子上进行。
6) 在可移动的地方，如跨门连接线，采用多股铜芯绝缘导线，留有一定长度的裕量，以保证部件移动时不致对导线产生机械损伤。绝缘导线不贴近裸露带电部件或带有尖角的金属边缘敷设，使用线夹固定在支架上。绝缘导线穿越金属隔板时，为了防止导线绝缘被磨损，在孔上加有装光滑的衬套。
6.9平均无故障使用时间与使用寿命要求

配电箱平均无故障工作时间（MTBF）≥3.5×104h，总体设计和使用寿命在6年以上，其中终端平均无故障工作时间（MTBF）≥5×104h，设计和使用寿命在8年以上；电容器使用寿命在3年以上。
5771001803090012095 579036822859633082
5771001803090012386 576137399735760696
5771001803090013594 578077579902515512
5771001803090012387 577164982601818051
5771001803090012138 572131192158918326
5771001803090012359 579036822361076053
5771001803090012356 576135286143791742
5771001803090012355 575087869704693279

17088100343355274 101229944325833379
17088100343355275 101866732938832008
17088100343356107 101581152501500522
17088100343356108 101000180059871732
17088100343354295 101074194142687017
17088100343356184 101878660869628802
17088100343356185 101775831174086674
17088100343356109 101086014373572846
17088100343356110 101152207216014916
17088100343355237 101027041605702709
17088100343355238 101229364861425414
17088100343356169 101862204402635718
17088100343354928 101760654089788804

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