适用于航天发射场的抗震型快速检修配电柜研究与应用

北京特种工程设计研究院 刘惠文 李龙刚 李志鹏

航天发射场火箭塔架下方和场坪附近均设有配电室，为塔架和附近设施设备供电。每次发射任务前，相关岗位人员都会对低压配电柜内电缆接头、二次线接头进行牢固性测试，温升测量等。断路器进行性能检测、温升检测、导通性测试等，测试合格后方能进行下一步任务。由于每年火箭发射任务较多，配电柜检修维护的工作量也较大，而且在任务过程中，一旦发生断电事故需尽快确认事故原因，迅速排除故障恢复供电，尽量缩短停电时间，把对任务流程的影响降到最低。一旦停电时间较长会造成火箭测试流程中断，发射任务推迟。

1 现有常规技术

目前市场上较为常用的是分隔式低压配电柜，因其电气连接性能较好、造价相对低廉而得到广泛应用，柜内六面体空间主要包括水平母线区、垂直母线区和电器区。母线系统是低压配电柜的重要组成部分，它决定了低压配电柜的电气参数、进出线的方式、连接方式和柜体温升。

分隔式低压配电柜水平母线安装在柜顶部中间或偏后位置，L1相、L2相、L3相、N 线水平母线自后至前排列；L1相、L2相、L3相垂直母线安装在柜后部中间位置并自左至右排列，N 线垂直母线安装在柜后部右侧；L1相、L2相、L3相垂直母线与电器区的断路器连接，电器区断路器通常采用板后接线方式；出线接线端子件在柜后部两侧布设，即采用柜后部两侧出线方式。

这种情况下，水平母线、垂直母线和出线接线端子件等主要发热器件都集中在柜后部空间内，特别是水平母线和垂直母线集中在柜后部中间位置，不利于热量的散发。当垂直母线自左至右排列在柜后部中间位置时，需增加相应的支持件。打开后门，工作人员与断路器各进出线接点间不能有效通视，即设备运行过程中不能通过红外测温仪等非接触测量设备实时监测接点温度；另外，由于垂直母线及其支持件的阻挡，操作空间较为狭小，使得断路器、互感器、出线接线端子件等设备的安装、连接、更换和维修都较为困难，在一定程度上影响设备安装和连接的可靠性和安全性，并降低了设备的可维修性。

2 改进方案

根据发射场岗位技术人员多年的操作经验，结合现场实际情况，对配电柜内部结构进行了改进，重新布局，以方便检修维护，它包括有固定分隔式低压配电柜柜体、水平母线、垂直母线和出线接线端子件，所述的水平母线布设在柜顶部靠近所述柜体前面板一侧的一独立隔室内，各相母线前后布设，垂直母线和出线接线端子件布设在所述柜体后部独立隔室内两侧壁上，其中垂直母线中的L1相、L2相、L3相布设在所述柜体的一侧且与所述柜体侧板平行安装，垂直母线中的零线和所述的出线接线端子件布设在所述柜体的另一侧，零线与所述柜体侧板平行安装；出线接线端子件的转接铜排则是与柜体侧板彼此相互垂直的，且与柜体顶板彼此成水平的关系布设。

3 具体布置

改进后的配电柜内部具体布置如图1、2、3所示，固定分隔式低压配电柜柜体14包括有水平母线区4、垂直母线区1、前面板3和电器区2，水平母线5、6、7、8布设在柜体14顶部靠近柜体前面板3一侧的一独立隔室水平母线区4内，L1相水平母线5、L2相水平母线6、L3相水平母线7、N 线水平母线8布设在水平母线区4独立隔室内；L1相、L2相、L3相、N 线水平母线5、6、7、8自后至前垂直布设。垂直母线9、10、11、12和出线接线端子件13布设在柜体14后部独立隔室1内两侧壁上，其中L1相垂直母线9、L2相垂直母线10和L3相垂直母线11布设在柜体14后部垂直母线区1独立隔室左侧壁，N 线垂直母线12和出线接线端子件13布设在柜体14后部垂直母线区1的独立隔室右侧壁；垂直母线9、10、11与柜体14左侧壁板平行安装，垂直母线12与柜体14右侧壁板平行安装；出线接线端子件13的转接铜排彼此水平布设，且是与柜体14右侧壁板彼此相互垂直。电器元件布设在柜体前部电器区2独立隔室内。

同时柜内元器件取消了插接装置，均采用螺栓压接的方式，柜体结构整体加强，安装配电柜时底部增加减震胶垫，增强了柜体的抗震性能，降低了火箭发射时震动带来的影响。

图1 配电柜正面设备布置图

图3 配电柜内母线布置图

4 应用效果

由于采用了上述技术方案，水平母线和垂直母线不在同一个垂直空间内布设，散热效果好；垂直母线独立隔室中部无任何电气设备和构件，有效扩大了操作空间，便于柜内设备的安装、连接、维修和更换，提高了设备安装和连接的可靠性、安全性以及元器件的可维修性；柜后部独立隔室内电气设备通视好，便于电气接点状态监测；垂直母线直接用绝缘子固定在柜侧结构件上，有效减少了支持件，柜内结构更为简单，简化了生产工艺,顺利通过国家相关型式试验，满足国家相关抗震设计规范要求。任务期间均可以快速检修维护、排除故障，目前已在发射场广泛应用。