MNS3．0低压开关柜应用于核电项目的结构设计
2016-8-5 来源：厦(3ABB低压电器设备有限公司福建厦门 作者：杨志福
摘要：核电属于特殊应用领域，针对核电项目中的一些特殊要求。在MNS 3．州氐压开关柜上增加一些特殊结构设计。从柜体抗震要求、抽屉功能要求、一次插件的应用等方面采取措施，提高开关柜抗地震性能。设计了抽屉防误插装置，一次插到位提示装置。满足核电相关标准及核电厂用户的需求。
关键词：核电项目低压柜；柜体抗震；防误插装置；到位提示装置
0、引言
核能已成为人类使用的重要能源之一，核电是电力工业的重要组成部分。核电不造成对大气的污染排放，在国际社会越来越重视温室气体排放、气候变暖的形势下，积极推进核电建设，这对于满足经济和社会发展不断增长的能源需求，保障能源供应与安全，保护环境，实现电力工业结构优化和可持续发展，提升我国综合经济实力、工业技术水平，都具有重要意义。
而核安全级开关柜不仅要具备常规开关柜的全部功能，而且还要具备一些特殊要求：(1)核电厂在柜体框架结构上比常规电厂要求更高；(2)在抽屉功能上要求比常规电厂更加严格，也使低压柜内抽屉的功能有了更高的要求。在生产实践中我们根据经验，在MNS 3．0低压开关柜结构上增加一些设计，取得了不错的效果，与大家分享共同提高。
1、MNS3．0低压抽出式开关柜结构特点
MNS3．0低压开关柜是ABB公司最新型的低压开关柜，运行在各种电力使用的场合，它设计灵活，结构紧凑，长寿命免维修，并提供智能配电解决方案。开关柜结构特点如下：
1．1柜体框架采用柔性加工中心一次成型及冲孔的“C”型框架(见图l和图2)，材料为优质覆铝锌板，经连续整体拉伸成型工艺形成，较普通的“c”型骨架比，具有成型精度高，骨架整体刚性好等特点。模数孔高度为E=25mm，标准化程度高，装配速度快，经济实用，并可灵活地根据客户需求进行各种方案组合。
1．2柜内抽屉单元有效安装空间1800mm，单元模数高度200mm，最多可装36个出线回路。
1．3抽屉回路分：8E／4抽屉单元、8E／2抽屉单元、4E抽屉单元、6E抽屉单元、8E抽屉单元、12E抽屉单元、16E抽屉单元、20E抽屉单元、24E抽屉单元共9种。
1．4抽屉载流量：8E／4抽屉最大载流量45A；8E12抽屉最大载流量63A；4E抽屉最大载流量63A；6E抽屉最大载流量125A；8E。12E抽屉最大载流量250A；16E～24E抽屉最大载流量630A。
2、核电项目中MNS3．0低压开关柜结构设计
2．1 柜体抗震
抗地震性能对于核级低压柜来说是重点的考核项目。核级低压柜需有足够的机械强度，保证能承受5次运行基准地震和1次安全停堆地震；在地震期间，核级低压柜必须可靠执行其预期功能；试验后，核级低压柜结构不能出现裂痕，螺栓不能出现松动脱落现象，柜体结构无变形和损伤。因此，抗地震性能是1 E级低压柜最关键指标之一。开关柜是否具有强的抗地震性能，外壳机械强度是影响设备抗地震性能的关键因素，开关柜外壳具有足够的机械强度，是设备抗地震性能的基本保障。
MNS3．0低压开关柜框架连接采用插接定位，该连接形式具有以下优点：立柱和横梁均采用优质覆铝锌板经数控机床折弯成“C”字型材，加强型“C”更好地提高柜体强度，提高柜体稳定性，降低柜体对角线误差。各零件之间的配合设计为插接定位，具备极高的配合精度。针对核电项目的高抗震要求，我们在横梁和c型骨架连接处使用ESLOK螺钉，具有防松和自锁功能。在此基础上，在框架各个连接处位置设计了加强连接块(见图3和图4)，进一步提高柜体抗震强度。按此结构设计的MNS3．0低压开关柜通过国内外检测机构的8级抗震实验，并已经用于对抗震性能最严格要求的秦山核电站和田湾核电站项目。
2．2抽屉防误插装置
核电项目在运行后是不能轻易断电的，为了保证核级低压柜紧急情况运行，核电项目都备有大量的备用抽屉，这样就必须考虑现场抽屉更换的准确性。而MNS3．0低压开关柜是高度模块化的，具有通用性，相同规格的抽屉具有100％的互换性。虽然每个抽屉都有标签标识用于识别不同功能，不同电流，但核电项目不同于一般项目，安全运行是重中之重，更换抽屉回路必须要保证百分百正确。为防止抽屉之间的意外互换，体现公司产品的高安全性能，我们考虑了抽屉防误插功能，为此专门为核电项目设计了抽屉防误插装置，以保证只有唯一一种电流负载的功能抽屉可以插入所需抽屉位置，排除了因误操作引起的安全事故。
由于抽屉回路类型众多，每种回路类型又有多种电流规格，如何保证只有唯一一种电流负载的功能抽屉可以插入所需抽屉位置?针对这种情况，我们根据数学的排列组合概念编制了防误插编码表(见图5)，每个抽屉使用9个特制螺钉按编码表实现抽屉防误插要求。防误插装置可以防止以下情况抽屉之间的意外互换：①不同规格尺寸的抽屉；②不同额定值的抽屉；③不同回路类型的抽屉。
考虑到MNS3．0低压开关柜是公司的标准通用型配电柜，结合成本考虑，要求在不改变低压开关柜抽屉结构的情况下实现防误插功能要求，可利用原有结构特点将8E／4、8E／2抽屉的防误插位置设计在抽屉面板上部。这样只需在原面板上增加螺钉安装孔，再将防误插安装件固定在其上部即可(见图6)。
同样8E以上抽屉的防误插位置是利用抽屉左侧板的现有安装孔，只需在抽屉的左侧板增加防误插安装件，对应的柜子C型骨架上也增加防误插安装件(见图7)。这样只需备两套的防误插安装板，再根据防误插编码表锁上对应的防误插螺钉就能实现所有抽屉之间的防误插功能。
2．3一次插到位提示装置
抽屉的一次接插件是抽屉与分支母排之间连接导通的关键部件。ABB—MNS3．0低压开关柜采用最新型的接插件，一次插用卡簧夹紧的专利设计，保证紧密接触，尽力降低接触电阻，减少发热，能够保证一次插头与分支母排的可靠接触，插拔寿命长，是开关柜无故障连续运行的重要保证。由于一次插头是在抽屉后侧，那如何判断抽屉上柜后一次插头是否完全插到位?如果没有完全到位，虽然也能导通，但可能没有紧密接触，会产生大的接触电阻，导致发热影响其使用寿命。这与核电项目高品质要求是不符合的，为此专门设计了一套一次插到位提示装置(见图8和图9)。
首先结合3．0低压开关柜抽屉特点在6E及以上抽屉的右侧板靠后位置增加一定位片(8E／4、8E／2、4E利用抽屉本身后板无需增加)。然后在柜体上的抽屉上隔板位置增加一安装板，在安装板上安装一个微动行程开关，在微动行程开关触点位置增加一件可以活动的触动弹片。这样就可以判断一次插头是否到位，过程如下：抽屉上柜往里推进——抽屉右侧的定位片碰到触动弹片——触动弹片(或抽屉后板)带动微动行程开关触点——微动行程开关动作发出信号——抽屉面板上的指示灯亮——判断一次插到位
3、结束语
以上分析了在核电项目中低压开关柜的特殊要求，然后在MNS3．0低压开关柜基础上增加特殊结构设计来满足这些需求。目前这些特殊结构设计已经应用在中广核集团旗下的所有核电项目(阳江核电、防城港核电、红沿河核电、宁德核电，福清核电等)的低压开关柜，为核电厂的安全发电运行提供了保证。随着电气工业的日益发展，客户需求会越来越高，安全要求也会越来越高，我们需要不断改进拓宽结构设计，满足实际需求。
参考文献
『1]GB 7251．1—2013，低压成套开关设备和控制设备第l部分：总则【S】．
『2IGB／T 20641—2006，低压成套开关设备和控制设备空壳体的一般要求[s】．
『3lCBfr 22764．4—2008，低压机柜第4部分：电气安全要求【S】．
[4]GB／r 13625-1992,核电厂安全系统电气设备抗震鉴定【S】.
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