摘要：本文对380V淡水段系统现状和改造采用的方案进行了叙述，通过改造消除了所有存在的缺陷，达到了改造目的。并取得了低压开关柜改造的经验。

1、系统概述及存在问题

380V淡水I、II段电气系统用于二级泵房、计安楼、行政楼、食堂、综合楼、双阀滤池、加药间、排污泵房、消防站、警卫营房等子项低压交流负荷供电。对保证秦山核电厂工业用水和生活用水起着至关重要的作用。

由于秦山核电厂设计于20年前，鉴于当时的条件，电气产品选择面极为狭窄，几乎没有令人满意的产品。秦山I期淡水段380V母线采用了BSL-10型固定式低压配电屏，柜内元件主要采用了DW10系列空气断路器、DZ10系列塑壳断路器、HD11、HD13系列隔离开关和CJ系列接触器等元器件。这些元器件经过十年运行后日趋老化，设备故障率趋高。目前已对许多元件进行了更换。但由于制造商已不再生产上述元件，许多元件因此而无备件可换；由于BSL-10型固定式低压配电屏的结构特性决定了该配电屏具有母排裸露、屏后无安全设施等不安全因数，对检修维护人员、运行人员均构成威胁，运行人员许多停送电操作均需在柜后进行，不利于人身安全，容易引起设备及人身事故；471、482、480开关目前均只能手动机械分、合闸，影响运行人员的操作安全；由于近年来的发展，淡水段380V母线备用回路已用完，现有低压配电屏不具备进一步发展的可能性；380V淡水段设备陈旧、老化，471-2、482-2闸刀两侧母排颜色不对应，容易发生运行事故，如最近发生的两起事故：2002年6月7日，480-1闸刀故障引起380V淡水Ⅰ、Ⅱ段失电；2002年7月20日，#1、#2淡水变低压侧A、C相相序不对应引起380V淡水Ⅱ段失电。淡水变低压侧471、482断路器至380V淡水段母线侧无隔离闸刀，要检修471、482断路器时必须母线停电。而机组运行期间，380V淡水Ⅰ或Ⅱ段又不允许长时间停电，如果471或482断路器发生故障，会给检修和运行带来很大困难。另外，在02年的红外普查中发现多处电接点有温升过高的情况。

2、改进方案

2.1 改造的总体思路

2.1.1 将BSL-10型低压配电屏更换成MB或MNS型低压开关柜，以提高安全可靠性,保持负荷现有控制功能不变，配电间控制屏拆除，重新进行电动机二次回路设计，并考虑将380V淡水段综合报警（进线开关故障跳闸报警、联络开关故障跳闸报警）及工业水泵、生活水泵、化学泵电流信号送水厂值班室。

2.1.2 根据380V淡水段现场情况，设计中尽量避免建筑和结构的改动，继续使用原配电柜基础，合理安排负荷位置，尽量避免改动原有电缆。

2.1.3 淡水段配电间照明重新设计,更换照明配电箱，将电源自动切换改成在照明箱内手动切换。

2.2设备、材料选型

2.2.1 低压开关柜的选型

MB和MNS型低压开关柜都是目前国内外较先进的柜型，具有相近的技术性能，通过考虑性价比，本次改造拟采用施耐德MB 型低压开关柜。该产品为全封闭型，运行人员操作时碰不到带电部分，提高了运行人员的操作安全性。MB型低压开关柜由法国施耐德电气公司引进，并在国内通过型式试验。它采用了标准化、模数化设计，结构紧凑，布局灵活（固定和抽屉方案可以任意转换），通用性、互换性强。开关柜的基本框架由2mm厚的金属板模块组装而成，分别由前后两个不同尺寸的半柜组成，采用先进铆钉工艺铆接而成。柜内分为4个隔室：开关隔室、辅助接线隔室、母线隔室、连线隔室。各隔室采取了严密的隔离措施，以防止各功能区内的故障扩大。开关隔室由抽屉或固定分隔单元构成，固定分隔单元的门及抽屉单元均有可靠的机械联锁装置，并可通过操作手柄控制，操作手柄定位后可加锁固定。除上述操作手柄外，各单元回路面板上还设有断路器操作手柄、接触器控制按钮、状态指示灯及必要的表计等。抽屉单元具有合闸位置、试验位置、隔离位置。合闸位置：一次和二次回路都接通，设备处于运行状态；试验位置：一次回路断开，二次回路接通，可以对二次回路进行测试并检查回路接线的正确性；隔离位置：一次和二次回路都断开，隔离负荷设备，可以对负荷设备进行检修维护。母线隔室内布置有主母线（水平母线）和配电母线（垂直母线，进线柜无）。柜内设有独立的PE接地排和N线中性排，两者贯穿整个装置，安装在柜前底部及右侧。该产品的主要性能参数如下：

• 柜体型式：户内，抽屉式或固定分隔式
• 防护等级：IP31/IP42/IP54
• 母线系统型式：3P+N+PE
• 额定绝缘电压：1000VAC1200VDC
• 额定工作电压：690VAC750 VDC
• 额定频率：50HZ60 HZ
• 水平母线：1250A 2000A 2500A3200A 4000A5000A6300A
• 垂直母线额定电流： PC柜 3200AMCC柜 800A 1250A 1600A
• 馈电电路最大电流：5000A
• 抽屉回路最大电流：550A
• 控制电机最大电流：480A
• 水平母线峰值耐受电流（0.1s）220KA
• 水平母线短时耐受电流（1s）100KA
• 垂直母线峰值耐受电流（0.1s）176KA
• 垂直母线短时流（1s）80KA
• 辅助回路额定电压：220VDC/220VAC
• 额定工频耐受电压（1min） 2500V
• 二次工频耐受电压（1min） 2500V
• 柜体尺寸（HxWxD mm）：2200x1000（1000）x600

380V淡水段存在配电和电机控制两种负荷。电机控制负荷因存在二次回路，需要在试验位置对二次回路进行调试，考虑到与备用回路的互换性和检修的方便性，电机控制负荷采用抽屉单元；配电负荷没有二次回路，因固定隔室单元没有抽屉单元中接插件的薄弱环节，所以配电负荷采用固定隔室单元。

2.2.2 框架式断路器

471、482、480开关选用最新型的施耐德（Schneider）MT框架式断路器，配有智能保护单元(Micrologic5.0P)：具有长延时、短延时和速断保护，可以进行电压、电流、功率和故障记录等查询。配有电动操作机构、合闸线圈、分励脱扣线圈等，可以进行电动合跳闸，保证了操作人员的安全。而且同样具有合闸位置、试验位置、隔离位置。要进行隔离操作时可使用手柄将开关摇至隔离位置。如要检修471开关，先将482联络开关投入，淡水Ⅰ、Ⅱ段联络运行，然后断开471开关，将其退出至隔离位置，抬出后进行检修，母线不需要停电，这样改造设计时将471-2、482-2闸刀取消，也解决了“检修471、482断路器时必须母线停电”的问题。

技术参数：

2.2.3 塑壳断路器

选用施耐德（Schneider）的具有限流功能的Compact NS系列塑壳断路器。

2.2.4接触器

选用施耐德（Schneider）的 LC系列接触器。

技术参数：

2.3 保护方案

2.3.1 淡水段电力负荷分析

由上表可知：淡水Ⅰ段变压器负荷率=变压器负荷/变压器容量=823/1000=82.3%。这种负荷水平是比较理想的，可以接受。而且由于油浸式变压器具有比较强的过负荷能力，目前的淡水Ⅰ段具有一点负荷浴量，处于经济运行考虑，建议淡水Ⅰ段的负荷控制在850KVA以内。若以后的负荷增加造成变压器负荷大于900KVA，则应考虑更换变压器。

由上表可知：淡水Ⅱ段变压器负荷率=变压器负荷/变压器容量=746/1000=74.6%。这种负荷水平是比较理想的，可以接受。而且由于油浸式变压器具有比较强的过负荷能力，目前的淡水Ⅰ段具有一点负荷浴量，处于经济运行考虑，建议淡水Ⅰ段的负荷控制在850KVA以内。若以后的负荷增加造成变压器负荷大于900KVA，则应考虑更换变压器。

2.3.2母线三相短路电流计算

公用段短路容量：根据有关资料，6 KV公用段母线的三相短路周期分量为37KA。系统短路容量S=31/2×U×I

* 采用标么值法进行计算淡水Ⅰ、Ⅱ段相短路电流

基准值：

基准容量Sj取100MVA

基准电压Uj取6.3KV

基准电流Ij=Sj/（31/2Uj）=9.16KA

折算到低压侧基流Id=144.27KA

基准阻抗Ij=Uj2/Uj略去电阻Xj=Uj2/Uj=0.397Ω

标么值：

容量标么值Sj*= S/Sj

电压标么值Uj*= U/Uj

电流标么值Ij*= I/Ij= 31/2Uj I/ Sj

阻抗标么值，略去电阻Xj* X/Xj= X ×Sj/ Uj2

电路中主要元件的阻抗标么值计算：

系统阻抗标么值XXT*= U2/ S×Sj/ Uj2=0.2477

公用段到净水段线路阻抗标么值XXL*=0.3163（根据阻抗图）

净水段到淡水段变压器线路阻抗标么值XX*=XOL×Sj/ Uj2=0.0202（线路长度按100m计算）

淡水段变压器阻抗标么值XBYQ*=Ud%/100×Sj/ SE=8.02

总阻抗标么值XΣ*=8.6042

计算三相短路电流：

三相短路电流周期分量有效值（KA）：Ik（3）=Id/ XΣ*=144.27/8.6042=16.77KA

三相短路暂态电流I” （3）= Ik（3）=16.77KA

三相短路冲击电流ish= 2.55I” （3）=42.76KA

三相短路容量(MVA)：Sk（3）=Sd/ XΣ*=100/8.6042=11.6 MVA

根据计算可知所选框架式开关和塑壳开关的Icu都大于16.77KA，可以满足要求。

2.3.3淡水段保护整定

2.3.3.1进线（MT20H1）开关整定

1、长延时（主要考虑作为变压器过载保护，并作为短路保护的后备保护）

变压器额定电流：高压侧 91.6A低压侧 1443A 。不考虑变压器故障带载运行，按变压器油温40℃，1.2倍(1731.64A)过载能力，整定进线开关“长延时”保护电流值Ir。进线开关“长延时”保护1.05倍Ir开时动作。因此：Ir=1731.6/1.05=1649.14A，Micrologic5.0P用拨盘设定：Ir=0.8×2000=1600A ，tr=12秒（6Ir），则1.05倍800秒动作，1.2倍500秒动作，1.5倍200秒动作。

2、短路短延时保护(考虑躲过启动电流)

淡水段生活水泵功率45KW，化学泵为30KW，#1、#3工业水泵75KW，#2、#4工业水泵135KW，生产废水泵45KW，生活污水泵15KW。考虑1台生活水泵、#1台工业水泵、1台生产废水泵、1台生活污水泵同时启动为：45+135+45+15=240KW，启动电流6倍计算并考虑±20%误差，240×2×7.2=3456A，加上正常负荷150KW，则：电流值为3456+150×2=3756A，Isd=2.5×Ir=4000A ，再使用按键调至3800A，tsd=0.2”因不需与熔断器保护配合，I2t至Off。

3、速断（短路保护）

li=3×In=6000A

2.3.3.2联络开关（MT20H1）整定

1、长延时

淡水Ⅱ段通过联络开关带淡水Ⅰ段运行，此时淡水Ⅰ段不能就地进行Ⅰ、Ⅱ段切换的负荷为：二级泵房排水泵1.1KW、水厂道路照明电磁流量计15 KW、二级泵房真空泵5.6KW、宣教中心动力箱60KW，宣教中心照明箱50KW，快滤池75KW，食堂175KW，31#行政楼动力箱85KW，负荷总计为：466.7KW，取同时系数0.8，则为370KW，保证带一台生活水泵45KW，一台工业水泵75KW，则功率为490KW。

淡水Ⅰ段通过联络开关带淡水Ⅱ段运行，此时淡水Ⅱ段不能就地进行Ⅰ、Ⅱ段切换的负荷为：加药间15KW，营房12.5KW，吊车15KW，33#厂房电源80KW，LB-4厂区道路照明26KW，电动阀门7.7KW，排污泵房60KW，#1#2次氯酸钠发生器35KW，#3澄清池8KW，负荷总计为：259.2KW，取同时系数0.8，则为208KW，保证带一台生活水泵45KW，一台工业水泵75KW，一台化学泵30KW，则功率为358KW。

考虑一台变压器带两段负荷，考虑此时每段正常负荷电流800A（进线开关在电流达到1680A时13分钟跳闸），整定联络开关“长延时”保护电流值Ir=800A。Micrologic5.0P用拨盘设定：Ir=0.4×2000=800A ，tr=12秒（6Ir），则1.05倍800秒动作，1.2倍500秒动作，1.5倍200秒动作（需经校验）

2、短延时

考虑一台工业水泵75KW和一台生活水泵45KW同时启动，启动电流6倍计算并考虑±20%误差，120×2×7.2=1720A，加上正常负荷370KW，则：电流值为1720+370×2=2460A，Isd=4×Ir=3200A ，再使用按键调至2500A，tsd=0.2”因不需与熔断器保护配合，I2t至Off。

3、速断

li=2×In=4000A

2.3.3.3保护整定单

淡水段负荷空气开关整定：

空气开关的1.2倍和1.5倍动作时间为根据动作曲线图估计。

热继电器整定单：

2.4 布置方案

380V淡水段全部采用MB型低压配电屏，需要11个MCC柜，2个进线柜，1个母联柜共14个配电柜，考虑到绝大多数电缆的走向和利用已有电缆沟，避免建筑和结构的调整，低压配电屏内回路的分布主要依据绝大多数电缆的走向排列，转角处设空的母排转接柜。布置图参见。

3.改造中发现的问题

3. 1对改造中遇到的困难估计不充分：

380V淡水段改造施工过程中发现泵控制电缆绝缘老化，就地控制箱内接线混乱。虽通过加班加点，扩大改造范围，更换所有泵控制电缆和动力电缆，消除了缺陷，但因临时发现缺陷，材料准备不充分，使改造工作比较被动。

3. 2 设计考虑不周

改造设计时，考虑在水厂值班室增加所有泵电流信号，控制电缆选型截面为2.5mm2，淡水段配电间至水厂值班室电缆敷设长度为100m，电流互感器和电流表为变比为*/5，但没有指定电流互感器的容量，制造厂配置容量为2.5VA，现场通电后，电流表指示偏小，导致改造后设备带缺陷运行了2个月。后通过设计变更，将电流互感器和电流表为变比为*/1（考虑抽屉柜内安装空间，电流互感器容量不变，安装尺寸不变），将所有泵的电流互感器和电流表进行了更换，消除了该缺陷。建议今后在进行改造设计时，应将所有电气元气件的技术参数进行明确。

3. 3 改造设备质量很重要，设备价格低不表示设备质量可靠：

380V淡水段改造，所选制造厂在招标时报价最低，但设备相应的进行了简化：如塑壳开关取消了刻度调整拨盘，使现场整定困难；开关操作把手未装，使操作不便。调试时发现，电压表，指示灯坏，造成控制熔丝融断，电流表无指示等缺陷，造成改造困难。且制造厂对我厂提出的售后服务响应时间慢，延误了改造工期。

4.总结

380V淡水段改造后，经过近一年的运行，没有发现生任何故障，基本消除了改造前存在的各种隐患，达到了改造的目的，并为今后的低压开关柜的改造取得了宝贵的经验。