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摘要：城市轨道交通供配电系统是城市轨道交通安全运行的保障，低压配电箱是供配电系统的重要组成部分。本文从城市轨道交通工程的实际需求出发，重点分析了低压配电箱选型中应关注的电气参数、主要元器件及箱体结构工艺等问题，希望对城市轨道交通的低压配电箱选型有所帮助。
关键词：城市轨道交通；低压配电箱；选型
自1863年，世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车后，美国、法国等欧美国家相继修建了地铁。北京地铁第一期工程也于1971年1月开始试运营。随着经济和社会的发展，城市轨道交通建设不断升温，我国修建地铁的城市已达到四十多个。轨道交通供电系统作为城市轨道交通中重要的机电设备系统之一，它担负着为列车和各种运营设备提供电能的重要任务。低压配电箱作为城市轨道交通的末端配电设备，是保证地铁各种用电设备安全、连续正常使用的有力纽带。因此，合理的选用低压配电箱就显得尤为重要。
1.低压配电箱电气参数要求
低压配电箱为封闭式成套设备，其功能为向地铁车站及区间动力、照明用电设备提供电源及其控制。
（1）系统参数
一般来说，低压配电系统采用三相四线制配电系统和TN－S接地保护系统，系统参数应满足下表要求：
低压配电系统参数
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（2）基本技术参数
额定电压：AC 220/ 380V；AC 24V；
额定频率：50Hz；
防护等级：地下区间隧道、高架区间、车站户外安装的 IP65；
水泵房、风道、风机房、冷冻站安装的IP55；
车站设备及管理用房、走廊、公共区安装的IP42；
2.低压配电箱主要元器件要求
低压配电箱（柜）内主要元器件包括：塑壳式断路器、微型断路器、双电源互投切换装置、电涌保护器、负荷隔离开关等。
（1）塑壳式断路器
塑壳式断路器应符合下列主要技术要求：
1）满足系统电压、电流、频率以及分断能力的性能水平要求；
2）分断能力：要求大于等于35kA；
3）ICS=100%ICU。防护等级大于等于IP40；除电动机保护外，提供电子脱扣器或热磁脱扣器。电子脱扣器提供三段保护（长延时、短延时、瞬动），其中长延时0.4-1Ir可调，短延时2-10Ir可调，大于11In为瞬时保护；热磁脱扣器提供二段保护（长延时、瞬动），其中长延时0.8-1Ir可调，短路瞬动值视设定值的大小为固定值或5-10Ir可调[1]。壳体结构应为模块化结构设计、安装拆卸方便，并可在不拆卸塑壳断路器的情况下加装各种附件（如分励脱扣器、辅助触头、报警触头）而无需改变断路器结构和动力照明配电箱（柜）。
（2）微型断路器
满足系统电压、电流、频率以及分断能力的性能水平要求，除特别注明外，微型断路器分段能力≥10kA，限流等级三级，机械寿命大于20000次，工作环境温度-30℃―+70℃[2]。断路器应为模块化结构设计、安装方便，并可在不拆卸塑断路器的情况下加装各种附件（如分励脱扣器、辅助触头、报警触头）而无需改变断路器结构和动力照明配电箱（柜）[3]。
漏电开关：为保持工作稳定性，减小占位，采用过载、短路保护及漏电一体化漏电开关或组合式漏电开关，并具备漏电故障脱扣指示功能[4]。
（3）双电源互投切换装置（ATSE）
双电源互投切换装置采用一体化专用PC级自动转换开关电器。ATSE的电气和机械性能应必须满足产品相关标准：GB/T 14048.11-2008、IEC 60947-6-1：2005[5]。
ATSE所接负载的使用类别不低于为AC-33A；
ATSE为3相4极产品；
ATSE切换时间（即全程动作时间）不大于0.2s；
机械寿命不少于10000次，电气操作寿命不少于1500次；
额定冲击耐受电压Uimp大于等于8000V；
额定绝缘电压Ui大于等于660V；
ATSE具备可靠的隔离功能；
ATSE有独立的灭弧接点；
ATSE触头不能因为长时间不用而出现表面氧化；
ATSE能够电动和手动操作；ATSE开关和控制器组件均由统一生产厂家提供以确保安全。
ATSE操作机构具有可靠的电气与机械联锁，以防止同时接通常用电源与备用电源。
ATSE切换采用自投自复、自投不自复或互为备用等方式，并现场可整定；
ATSE的控制器无需外加控制电源，且具有抗电磁、浪涌、电压突波等干扰能力。
ATSE控制器具备开关分合闸状态显示等，ATSE具有RS485通信接口[6]。
（4）电涌保护器
对于低压配电系统应考虑电涌保护设置，以防止雷电电磁脉冲侵入或操作过电压。电涌保护器外壳应具有脱扣报警和熔断指示等故障报警功能，防护等级应满足IP20，外壳阻燃等级应不低于V0[7]；应具有热插拔功能；应采用标准35mm导轨安装方式。
电涌保护器前端应成套加装电涌专用后备保护装置，该装置短路分断能力不低于35kA，工频脱扣电流不大于3A，耐受冲击电流不小于被其保护的电涌保护器的最大放电电流[8]。
第一级SPD主要技术参数应满足：
1）标称放电电流In（kA）： 80（10/350us）
2）最大放电电流Imax（kA）： 160（10/350us）
3）冲击电流Iimp（kA） 12.5（10/350us）
4）保护水平UP（kV）： 3.0（8/20us）
2.5（10/350us）
5）额定工作电压Un（AC V） 380
6）最大持续工作电压Uc（AC V） 420
7）响应时间tA（ns） 25
第二级SPD主要技术参数应满足：
1）标称放电电流In（kA）： 20（8/20us）
2）最大放电电流Imax（kA）： 40（8/20us）
3）保护水平UP（kV）： 2.0
4）额定工作电压Un（AC V） 380
5）最大持续工作电压Uc（AC V） 420
6）响应时间tA（ns） 25
（5）负荷隔离开关
负荷隔离开关应符合下列主要技术要求[9]：
1）满足系统电压、电流、频率的性能水平要求。
2）在正常电路条件下能接通、承载和分断电流（过载），并在非正常电流条件下（短路），能在规定时间内承载电流（可以接通，但不分断短路电流）。
3）通电持续时间1s，额定短时耐受电流值不得小于12倍最大额定工作电流。
4）使用类别为AC-23B。
5）负荷隔离开关应为耐湿热型产品。
3.低压配电箱结构、材料及工艺要求
（1）低压配电箱结构
1）车站及区间变电所内安装的低压配电箱（柜）箱体材料采用优质冷轧钢板，地下区间、高架区间内安装的动力照明配电箱（柜）箱体材料采用聚碳酸脂合成材料。安装在公共区墙体上的配电箱的箱门须采用厚度不小于2mm的拉丝不锈钢板制作。
2）低压配电箱应有足够的机械强度，以保证元件安装后及操作时无摇晃、不变形。
3）区间内检修插座箱及照明配电箱箱体材料采用聚碳酸脂合成材料，无卤素，防护等级：IP65，抗冲击等级：IK08，绝缘等级：2级，防污等级：IV级，适合有粉尘、水雾等存在的地下恶劣场所[10]。地下区间内检修插座箱及照明配电箱采用离壁式安装方式。
（2）保护性接地
1）要设有独立的PE接地保护系统，PE端子的材料采用铜排，要能与配电箱柜的本体、螺钉可靠连接；PE排和N排要求分设在配电箱的两侧。
2）PE排和N排端子数量的配置要满足配电箱出线回路的要求，双电源切换箱主备进线的N线不得接在同一个N排上。
3）动力照明配电箱（柜）金属外壳等外露导体部件通过直接的、相互有效连接，或通过由保护导体完成的相互有效连接确保保护电路的连续性。
4）保护导体应能承受装置的运输、安装时所受的机械应力和在单相接地短路事故中所产生的应力和热应力，其保护电路的连续性不能破坏。
4.总结
低压配电箱作为城市轨道交通供电系统的一部分，担负着分配电能和设备控制的重任。在低压配电箱选型时，应做到安全、经济、高效、稳定。在选型中应合理分析、统筹兼顾，全面分析供配电系统形式和工程实际情况，最大限度的保证城市轨道交通设备的用电安全。
参考文献：
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[4]孟庆海，李帅，焦政国.一种基于动态电弧识别及关断技术的 截流型保护电路[J].电气技术，2019，20（7）：23-27.
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[10]王蛟，张刚.城市轨道交通低压配电继电保护整定方法[J].城市轨道交通研究，2016，19（8）：15-19，85.