王 競，龍丹丹

（山東能源棗礦集團(tuán)供電工程處，山東 棗莊 277011）

近年來，我國乃至世界的科學(xué)技術(shù)水平都得到了顯著提升，而在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)以及人們的日常生活中，電能的使用是相當(dāng)普遍的，可以說現(xiàn)代社會(huì)離不開供電，因此，電源的安全運(yùn)行一直是人們較為關(guān)注的問題之一。只有保證安全可靠的供電，人們的生產(chǎn)生活才能夠更加安全地進(jìn)行，同時(shí)有效利用電能提升工作效率以及生活質(zhì)量。而在整個(gè)供電系統(tǒng)中，低壓開關(guān)柜是十分重要的組成部分，是供電系統(tǒng)能夠安全供電的重要保證，研究低壓開關(guān)柜控制電源的供電可靠性是十分必要的。盡管當(dāng)前使用的低壓開關(guān)柜已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測以及產(chǎn)品的不斷更新，但還是存在著一定的安全問題，這些問題對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)都是嚴(yán)重的威脅。為此，文章對(duì)低壓開關(guān)柜進(jìn)行基本的介紹，同時(shí)分析其存在的失電原因，從而提出針對(duì)性措施來使得這一系統(tǒng)更加優(yōu)化，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

1 低壓開關(guān)柜概述

低壓開關(guān)柜是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，當(dāng)前市面上有著各式各樣的低壓開關(guān)柜類型，其中MNSQH 抽出式低壓開關(guān)柜、GCL 低壓抽出式開關(guān)柜、MNS 低壓開關(guān)柜、GCS 型低壓抽出式開關(guān)柜、組裝式低壓開關(guān)柜、MS 低壓抽出式開關(guān)柜、GCS 型低壓抽出式開關(guān)柜、GGD 低壓固定式開關(guān)柜以及GCK 抽出式開關(guān)柜等都是較為常見的。在設(shè)計(jì)過程中低壓開關(guān)柜需要根據(jù)供電系統(tǒng)的相應(yīng)需求進(jìn)行，首先進(jìn)行各單元器件的設(shè)計(jì)，之后再進(jìn)行集成與組裝。為了使其更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行，需要進(jìn)行一定的安全防護(hù)措施，通常使用隔離措施使得功能單元進(jìn)出線之間隔離開來，有效的隔離是安全防護(hù)的必需措施，也是低壓開關(guān)柜安全等級(jí)提升的關(guān)鍵。

供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用最多的是兩進(jìn)線—母聯(lián)的形式，而低壓開關(guān)柜的組成部分相應(yīng)的包括進(jìn)線柜、母聯(lián)柜以及饋線柜等組成。采用上述結(jié)構(gòu)能夠不間斷地輸出電源至供電末端。在選擇控制電源時(shí)，UPS 小功率供電是常見的選擇，通過整流、逆變等相應(yīng)的措施使得控制電源在整個(gè)供電過程中可以得到不間斷切換電源。因此，對(duì)于供電系統(tǒng)而言，合理的低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)以及隔離措施是很有必要的，但是現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中還是存在著一定的電源失電，下文將對(duì)產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

2 控制電源失電的原因

2.1 雙電源切換裝置出現(xiàn)故障

雙電源切換裝置是低壓開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)控制電源不間斷供電的重要部分，而一旦該裝置無法有效地切換或者在中間位置卡滯，這樣進(jìn)線以及母聯(lián)柜會(huì)無法有效地供電，小功率UPS 控制電源也無法實(shí)現(xiàn)逆變過程，電池處于耗盡狀態(tài)。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這一狀況并加以解決，尤其是進(jìn)行ATS 裝置的修復(fù)，就極有可能造成控制電源失電。這種雙電源切換裝置出現(xiàn)問題的情況經(jīng)常會(huì)在供電系統(tǒng)中發(fā)生，采取的措施是及時(shí)進(jìn)行ATS 設(shè)備修復(fù)，在電池電量耗盡之前實(shí)現(xiàn)雙電源的有效切換，恢復(fù)控制電源供電。

2.2 UPS 主機(jī)出現(xiàn)故障

UPS 主機(jī)負(fù)責(zé)控制電源的輸出，而在其運(yùn)行過程中，環(huán)境因素會(huì)嚴(yán)重影響到其性能，包括溫度、空氣濕度以及顆粒度等都會(huì)對(duì)其運(yùn)行產(chǎn)生影響。常見的供電系統(tǒng)低壓開關(guān)柜采用的是冷水機(jī)組集中供冷的方式，這樣可以保證設(shè)備房的溫度處于20 ～26℃。溫度較高時(shí)需要采用排氣扇散熱，但是低壓開關(guān)柜的運(yùn)行需要在一年中任何時(shí)間進(jìn)行，當(dāng)在炎熱的夏天運(yùn)行時(shí)，溫度可能處于30 ～40℃，這樣的溫度條件會(huì)嚴(yán)重影響到UPS 主機(jī)的運(yùn)行性能，甚至出現(xiàn)故障。因此在進(jìn)行UPS 主機(jī)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意其運(yùn)行環(huán)境，完善通風(fēng)以及散熱設(shè)備，在排氣扇出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)更換。如果散熱不及時(shí)就會(huì)使得UPS 主機(jī)內(nèi)部長期處于高溫的狀態(tài)，這樣會(huì)對(duì)元器件的使用壽命造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，還需要維修人員對(duì)UPS主機(jī)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一旦積灰過多同樣也容易造成線路短路，只要其中的元器件有損壞，整個(gè)設(shè)備就會(huì)暫停服務(wù)，也會(huì)導(dǎo)致低壓開關(guān)柜無法有效運(yùn)行，控制電源出現(xiàn)失電現(xiàn)象。

2.3 蓄電池出現(xiàn)故障

供電系統(tǒng)中需要保證蓄電池的使用溫度在一定的范圍內(nèi)，才能夠使其保持最佳的使用狀態(tài)，通常低壓開關(guān)柜蓄電池在20℃左右工作，當(dāng)設(shè)備所處的機(jī)房處于較高的環(huán)境溫度時(shí)，蓄電池的溫度也會(huì)上升，而在高溫下工作，必然會(huì)導(dǎo)致蓄電池使用狀態(tài)不佳，使用壽命減少。為了更好地維護(hù)供電設(shè)備，蓄電池會(huì)定期進(jìn)行充放電的測試，確保其能夠在供電設(shè)備中正常使用，發(fā)揮應(yīng)有的功能。而在低壓開關(guān)柜中，蓄電池主要是針對(duì)雙電源切換裝置出現(xiàn)問題或者供電設(shè)備無法提供不間斷控制電源時(shí)發(fā)揮作用，日常的低壓開關(guān)柜蓄電池基本不會(huì)發(fā)揮功效。相應(yīng)的蓄電池在低壓開關(guān)柜機(jī)房中承載的負(fù)載電流較小，在測試時(shí)存在著較大的難度，當(dāng)蓄電池出現(xiàn)故障時(shí)，不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并采取措施加以解決。當(dāng)前市面上使用最多的蓄電池其壽命都不是很長，基本上只能夠維持3 年時(shí)間的高效運(yùn)行，能夠起到較好的電源控制作用。另外，一旦超過3 年或者5 年以上，就需要及時(shí)進(jìn)行更換，以防蓄電池出現(xiàn)故障影響供電設(shè)備的穩(wěn)定性。

3 控制電源失電的危害

低壓開關(guān)柜的可靠運(yùn)行是整個(gè)供電系統(tǒng)能夠良好運(yùn)作的關(guān)鍵，而當(dāng)控制電源由于雙電源切換裝置、UPS 主機(jī)以及蓄電池等出現(xiàn)故障而失電時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。（1）照明系統(tǒng)就無法有效運(yùn)行，而突然的停電會(huì)對(duì)公眾的心理造成影響，容易蔓延不安恐慌的情緒；（2）其次，很多公共設(shè)施的運(yùn)行都需要電力供應(yīng)，如電梯在無法得到電力供應(yīng)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響人們的出行，對(duì)于正在乘坐電梯的人而言，更是嚴(yán)重的安全威脅；（3）失電現(xiàn)象對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)也會(huì)造成嚴(yán)重的影響，大規(guī)模的停電會(huì)導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)無法繼續(xù)，而大型工廠由此可能導(dǎo)致大量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，控制電源失電現(xiàn)象會(huì)對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的危害，需要采取一定的優(yōu)化措施盡量提升低壓開關(guān)柜控制電源的供電可靠性。

4 低壓開關(guān)柜控制電源供電可靠性提升措施

4.1 方案設(shè)計(jì)

如上文所述，控制電源失電的原因可以概括為雙電源切換裝置的卡滯問題、UPS 主機(jī)故障問題以及蓄電池故障問題，無論是低壓開關(guān)柜中的何種設(shè)備出現(xiàn)故障都有可能造成控制電源失電，而在進(jìn)行低壓開關(guān)柜控制電源的供電可靠性提升措施設(shè)計(jì)時(shí)，也主要針對(duì)容易出現(xiàn)故障的部分進(jìn)行，通過解決相應(yīng)的問題，減小失電現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。

雙電源切換裝置出現(xiàn)故障時(shí)需要在蓄電池電量耗盡之前及時(shí)進(jìn)行裝置修復(fù)，從而使其恢復(fù)供電，解決故障，因此優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)中對(duì)雙電源切換裝置的考慮有限，研究的重點(diǎn)在于UPS 主機(jī)的優(yōu)化以及蓄電池的優(yōu)化。對(duì)于UPS 主機(jī)而言，低壓開關(guān)柜中采用的多為小功率UPS，可以改進(jìn)為大功率UPS 承擔(dān)系統(tǒng)的供電功能，與小功率UPS 相比，大功率UPS 具有更為先進(jìn)的功能，如可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控以及日常檢查等功能。而蓄電池在選擇時(shí)也需要嚴(yán)格把關(guān)，選擇性能更好、穩(wěn)定性更佳的蓄電池用于低壓開關(guān)柜設(shè)備，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行定期的養(yǎng)護(hù)工作，保證其在合適的環(huán)境因素下工作。與此同時(shí)，可以將低壓開關(guān)柜控制電源的雙切換電源裝置上端的主路電源用上文提到的大功率UPS 加以代替，而原本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的雙切換電源裝置下端的小功率UPS 供電裝置可以移除，蓄電池系統(tǒng)同樣移除，這樣控制電源與雙切換電源裝置的輸出端之間連接。在低壓開關(guān)柜工作過程中，雙電源切換裝置可以經(jīng)過更少的切換次數(shù)實(shí)現(xiàn)電源控制，同時(shí)還可以降低UPS 主機(jī)以及蓄電池出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)于整個(gè)低壓開關(guān)柜控制電源的影響。

4.2 改進(jìn)方案風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

依據(jù)上一小節(jié)的改造方案，控制電源的供電可靠性得到了有效提升，但是這一方案并不是完美的，同樣在使用中有電源失電的可能性，因此有必要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。其中高壓倒閘作業(yè)是可能導(dǎo)致低壓開關(guān)柜控制電源失電的檢修作業(yè)之一，實(shí)施高壓倒閘作業(yè)是為了進(jìn)行高壓設(shè)備的檢修，而為了更好地完成倒閘作業(yè)，低壓的某段進(jìn)線需要在一定時(shí)間內(nèi)處于失電狀態(tài)，這時(shí)低壓開關(guān)柜中的PLC 控制母聯(lián)柜進(jìn)行合閘，確保末端負(fù)載能夠正常供電。而低壓開關(guān)柜進(jìn)線柜停電檢修以及大功率UPS 停電檢修作業(yè)也會(huì)引起控制電源的失電現(xiàn)象，但是需要注意的是同一站點(diǎn)進(jìn)行檢修工作時(shí)需要保證高壓倒閘作業(yè)、低壓柜進(jìn)線斷路器停電檢修作業(yè)與大功率UPS 停電檢修作業(yè)之間的間隔性，不能夠同時(shí)進(jìn)行，只要能夠有效避免沖突作業(yè)，改進(jìn)方案便能夠有效實(shí)現(xiàn)低壓開關(guān)柜控制電源供電可靠性的提升。

5 結(jié)束語

綜上所述，電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不間斷的供電需要經(jīng)過相當(dāng)復(fù)雜的過程，同樣在電力系統(tǒng)中存在著很多重要的組成部分，正是設(shè)備之間的相互協(xié)調(diào)合作才促成了穩(wěn)定高效的電力供應(yīng)。低壓開關(guān)柜是電力供應(yīng)安全、有效進(jìn)行的關(guān)鍵，其組成設(shè)備出現(xiàn)問題便會(huì)導(dǎo)致控制電源失電，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅，因此需要對(duì)低壓開關(guān)柜的設(shè)備以及結(jié)構(gòu)加以完善，減小故障發(fā)生的概率，提升電力供應(yīng)的整體質(zhì)量。