CN113410837A - 一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法，系统包括：与电源电性连接的一级配电箱，一级配电箱包括三个配电回路，分别连接有多个二级双电源配电箱，多个二级配电箱分别与多个房间区域的电气设备电性连接，其中多个二级配电箱分组为电源容量大小的三组配电箱，每个配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱分别由一级配电箱的三个配电回路供电，一级配电箱的三个配电回路之间设置有三合一电气联锁装置，三个配电回路中任选两个配电回路之间设置联络断路器。本发明在电源容量有限的情况下满足了各房间电气设备在正常稳态与极端运行场景下的使用需求，系统灵活且具有保护的选择性。

Description

一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法

技术领域

本发明属于配电系统设计技术领域，特别涉及一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法。

背景技术

目前我国现有配电系统架构通常为末端配电箱对各电气设备配电，末端配电箱电源引自总电源箱，该配电系统设计架构仅适用于设备功率小于等于电源容量的民用或工业项目等（考虑所有设备同时满载运行情况），对于负载容量远大于电源容量的应用场景并不适用，由于负载的设备功率远大于电源容量，在各设备同时满载运行时，若采用传统的配电形式，上级电源箱将出现过载保护跳闸，此时传统的配电系统架构已不能满足保护的选择性，且存在上级电源跳闸的缺陷。尤其改造项目，电源往往很难增容，使用需求无法得到全面合理的解决，为了满足各电气设备在电源容量有限条件下的正常稳态与极端运行场景的使用需求，亟需设计一种可以灵活选择且具有保护性能的分组配电系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法，以解决在配电系统电源容量有限的情况下，无法满足各电气设备在正常稳态与极端运行场景下均能正常使用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于有限电源容量的分组配电系统，包括：

与电源电性连接的一级配电箱，一级配电箱包括三个配电回路，三个配电回路分别连接有多个二级配电箱，多个二级配电箱分别与多个房间区域的电气设备电性连接，其中多个二级配电箱分组为电源容量大小的三组配电箱，二级配电箱为双电源配电箱，双电源配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱分别由一级配电箱的三个配电回路供电，一级配电箱的三个配电回路之间设置有三合一电气联锁装置，三合一电气联锁装置与三个配电回路构成电气联锁配电回路，三个配电回路中的任选两个配电回路之间设置联络断路器，联络断路器与两个配电回路电性连接。

根据本发明的一个具体实施例，多个电气设备总容量等于或小于1.5倍电源容量。

根据本发明的一个具体实施例，电源通过第一线缆与一级配电箱相连接，第一线缆的进线端设置有第一断路器，第一断路器用于电路故障时自动切断第一线缆的电流。

根据本发明的一个具体实施例，一级配电箱的三个配电回路分别通过第二线缆与三组二级配电箱的总母线相连接，第二线缆的进线端设置有第二断路器，第二断路器用于电路故障时自动切断第二线缆的电流。

根据本发明的一个具体实施例，多个二级配电箱分别通过第三线缆与三组二级配电箱的总母线连接，第三线缆上设置有第三断路器，第三断路器用于电路故障时自动切断第三线缆的电流。根据本发明的一个具体实施例，双电源配电箱包括负荷开关，负荷开关的进线端与第三线缆相连，负荷开关的出线端与双电源切换开关相连，双电源切换开关通过第四线缆与电气设备电性连接，其中第四线缆上设置有第四断路器，第四断路器用于电路故障时自动切断第四线缆的电流。

根据本发明的一个具体实施例，三合一电气联锁装置包括分别设置在一级配电箱的三个配电回路上的接触器，三个接触器进行电气互联，构成三合一电气联锁装置。

一种适用于有限电源容量的分组配电系统的配电方法，包括：

将电源线缆从配电室引出连接至一级配电箱，一级配电箱设置三个配电回路，每个配电回路分别连接至多个二级配电箱，多个二级配电箱分别控制多个房间区域的电气设备运行；

将多个房间区域的二级配电箱按照电源容量大小进行分组，得到三组电源容量大小的配电箱组，并且二级配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱组分别由一级配电箱的三个配电回路进行配电，其中三组配电箱组的总电源容量等于其上级配电箱的电源容量；

在一级配电箱的三个配电回路之间设置三合一电气联锁，并且在一级配电箱的三个配电回路中任选两个配电回路之间设置联络断路器，通过闭合三合一电气联锁控制三组配电箱中的任一组配电箱连接的电气设备满载运行，或同时闭合联络断路器及其对应的三合一电气联锁回路控制所有房间区域的电气设备轻载运行。

与现有技术相比，本发明提供的一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法，可实现任意房间区域的负载满载运行，也可实现某房间负载满载时其它房间区域的负载均可选择运行，又可实现全部房间负载同时轻载运行，该配电系统在电源容量有限的情况下满足了各房间电气设备在正常稳态与极端运行场景下的使用需求，系统灵活且具有保护的选择性。

附图说明

图1是根据本发明一实施例提供的相同设备容量的房间区域分组配电系统图。

图2是根据本发明一实施例提供的双电源切换箱内部线路图。

图3是根据本发明一实施例提供的不同设备容量的房间区域分组配电系统图。

附图标记：

1-第一线缆；2-第一断路器；3-第二断路器；4-第二线缆；5-接触器；6-第三断路器；7-第三线缆；8-负荷开关；9-双电源切换开关；10-第四断路器；11-第四线缆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更加清楚地理解本发明的概念和思想，以下结合具体实施例详细描述本发明。应理解，本文给出的实施例都只是本发明可能具有的所有实施例的一部分。本领域技术人员在阅读本申请的说明书以后，有能力对下述实施例的部分或整体作出改进、改造、或替换，这些改进、改造、或替换也都包含在本发明要求保护的范围内。

在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个事物，而是表示有关描述仅仅针对事物中的一个，事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“A包括B”意在表示在逻辑上B属于A，而不表示在空间上B位于A的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“A包括B”意在表示B属于A，但是B不一定构成A的全部，A还可能包括C、D、E等其它元素。

在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“一实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。

实施例1

本发明的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实施方式的实践了解到。

本发明实施例提供的一种适用于有限电源容量的分组配电系统，包括：

与电源电性连接的一级配电箱，一级配电箱包括三个配电回路，三个配电回路分别连接有多个二级配电箱，多个二级配电箱分别与多个房间区域的电气设备电性连接，其中多个二级配电箱分组为电源容量大小的三组配电箱，二级配电箱为双电源配电箱，双电源配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱分别由一级配电箱的三个配电回路供电，一级配电箱的三个配电回路之间设置有三合一电气联锁装置，三合一电气联锁装置与三个配电回路构成电气联锁配电回路，三个配电回路中的任选两个配电回路之间设置联络断路器，联络断路器与两个配电回路电性连接。

具体的，多个电气设备总容量等于或小于1.5倍电源容量，多个电气设备同时满载运行时，其总设备容量等于或小于电源容量，由此保证各个电气设备同时满载运行时，其上级电源箱不会出现过载保护跳闸的情况。具体的，电源通过第一线缆与一级配电箱相连接，第一线缆的进线端设置有第一断路器，第一断路器用于电路故障时自动切断第一线缆的电流。一级配电箱的三个配电回路分别通过第二线缆与三组二级配电箱的总母线相连接，第二线缆的进线端设置有第二断路器，第二断路器用于电路故障时自动切断第二线缆的电流。多个二级配电箱分别通过第三线缆与三组二级配电箱的总母线连接，第三线缆上设置有第三断路器，第三断路器用于电路故障时自动切断第三线缆的电流。其中二级配电箱为双电源配电箱，双电源切换箱还包括负荷开关，负荷开关的进线端与第三线缆相连，负荷开关的出线端与双电源切换开关相连，双电源切换开关通过第四线缆与电气设备电性连接，其中第四线缆上设置有第四断路器，第四断路器用于电路故障时自动切断第四线缆的电流。通过在第一线缆上设置第一断路器，在第二线缆上设置第二断路器，在第三线缆上设置第三断路器，在第四线缆上设置第四断路器，当任意线路出现故障时，出现故障的线路可自动切断电流，以保证该线路末端连接的电气设备的安全性和可靠性。

具体的，三合一电气联锁装置包括分别设置在一级配电箱的三个配电回路上的接触器，三个接触器进行电气互联，构成三合一电气联锁装置。由于电源容量仅能满足其中一组容量需求，故以上三组负载的配电回路需进行电气连锁，保证任意情况下仅能闭合一组电源，即三合一电气联锁。

具体的，三个配电回路中的任选一个配电回路设置联络断路器与其他某一配电回路电性连接。通常情况下，联络断路器及其对应的三合一电气联锁回路处于闭合状态，如此实现了正常稳态运行时所有负载同时运行的情况。或极端运行场景下通过闭合三合一电气联锁控制三组设备组中的任一组设备组满载运行，此时联络断路器断开。

实施例2

本发明实施例提供了一种适用于有限电源容量的分组配电系统的配电方法，包括：

将电源线缆从配电室引出连接至一级配电箱，一级配电箱设置三个配电回路，每个配电回路分别连接至多个二级配电箱，多个二级配电箱分别控制多个房间区域的电气设备运行。

将多个房间区域的二级配电箱按照电源容量大小进行分组，得到三组电源容量大小的配电箱组，并且二级配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱组分别由一级配电箱的三个配电回路进行配电，其中三组配电箱组的总电源容量等于其上级配电箱的电源容量。

在一级配电箱的三个配电回路之间设置三合一电气联锁，并且在一级配电箱的三个配电回路中任选两个配电回路之间设置联络断路器，通过闭合三合一电气联锁控制三组配电箱中的任一组配电箱连接的电气设备满载运行，或同时闭合联络断路器及其对应的三合一电气联锁回路控制所有房间区域的电气设备轻载运行。

本发明实施例提供的配电方法，通过在一级配电箱的三个配电回路之间设置三合一电气联锁，保证在任意情况下仅能闭合一组电源，由此控制三组设备组中的任一组设备组的满载运行，通过在三个配电回路中任选两个配电回路之间设置联络断路器，通过同时闭合三合一电气联锁和联络断路器，由此控制所有房间区域的负载同时轻载运行，该方法满足了各电气设备在正常稳态与极端运行场景下的使用需求，系统灵活且具有保护的选择性。

实施例3

结合图1和图2，本发明实施例提供了一种相同设备容量的房间区域分组配电系统，该分组配电系统适用于电源容量有限，同时给不大于1.5倍电源容量的若干电气负载或房间区域电气设备供电的电气系统，如图1和图2所示，该配电系统的电源引自某一变配电室，电源经第一线缆1与一级配电箱电性连接，第一线缆1上设置有第一断路器2，用于电路故障时自动切断第一线缆1的电流，一级配电箱分为三个配电回路，分别通过第二线缆4与三组二级配电箱组的总母线电性连接，第二线缆4上设置有第二断路器3，用于电路故障时自动切断第二线缆4的电流，其中一级配电箱的总电源容量为100kW，需要系数为1（极端满载运行场景），功率因数为0.85，计算负荷为100kW，计算电流为178.75A，上级电源可满足两个房间区域的电气设备满载运行，三个房间在稳态轻载运行时，总容量为150kW，需要系数为0.65（正常稳态运行场景），功率因数为0.85，计算负荷为97.50kW，计算电流为174.28A，其中每个房间的二级配电箱的容量均为50kW，本发明实施例各房间区域的电气设备由房间内的二级配电箱进行配电，三个房间区域的二级配电箱所带电气设备总容量均相同，均为50kW，二级配电箱名称命名为1ACT、2ACT、3ACT，即A房间配电箱为1ACT，B房间配电箱为2ACT，C房间配电箱为3ACT，考虑到电源仅能满足两个房间满载运行，三个二级配电箱两两组合由一级配电箱分三路进行配电，即A与B、B与C、C与A三组房间（1ACT与2ACT、2ACT与3ACT、3ACT与1ACT三组），即AB，BC，AC三组房间由总电源分三段小母线进行配电，由此保证了各组设备容量总和相同且为电源容量大小，其中每组设备组包括两个房间区域的电气设备，每个二级配电箱均为双电源配电箱，各二级配电箱通过第三线缆7与三组二级配电箱的总母线相连接，第三线缆7上设置有第三断路器6，用于电路故障时自动切断第三线缆7的电流。由于电源容量仅能满足其中一组容量需求，因此三组负载的配电回路需进行电气连锁，保证任意情况下仅能闭合一组电源，即在一级配电箱的三个配电回路的出线端分别设置接触器5，三个接触器5互联构成三合一电气联锁，通过闭合三合一电气联锁投切到相应的母线段，使三组设备组中的任意一组通电运行，这样该设备组的所有负载能够同时满载运行，如此电源能满足两个房间同时满载运行。另外，三个配电回路中任选其中两个配电回路设置联络断路器，通常联络断路器处于闭合状态。本发明实施例在某两组负载之间设置有联络断路器，通过联络断路器将两组负载的配电回路连接，如此1ACT、2ACT和3ACT能够同时通电。在所有负载同时运行时，该系统可任选其中两组，如ABBC，ABAC，BCAC，如此a、b、c三个房间区域的负载能够同时轻载运行。因一级配电箱对ABC各组负载均提供了两路电源，故各组负载通过设置双电源切换箱进行配电，保证负载的正常配电，本发明实施例中二级双电源切换箱通过第三线缆7与一级配电箱出线端连接，第三线缆7上设置有第三断路器6，第三断路器6用于电路故障时自动切断第三线缆7的电流。其中双电源切换箱还包括负荷开关8，负荷开关8的进线端与第三线缆7相连，负荷开关8的出线端与双电源切换开9关相连，双电源切换开关9通过第四线缆11与电气设备电性连接，其中第四线缆11上设置有第四断路器10，第四断路器10用于电路故障时自动切断第四线缆11的电流。该分组配电系统满足了在电源容量有限的情况下各电气设备在正常稳态与极端运行场景下的使用需求，系统灵活且具有保护的选择性。

具体配电方法如下：

总配电箱电源由上级（变）配电室引来，其中A房间配电箱为1ACT，B房间配电箱为2ACT，C房间配电箱为3ACT，考虑到电源仅能满足两个房间或实验室满载运行，故对三个房间的配电箱分组进行配电，即A与B、B与C、C与A三组（1ACT与2ACT、2ACT与3ACT、3ACT与1ACT三组）。一级配电箱设置三个出线回路，三个配电回路设置接触器进行电气联锁保证三个配电回路任何情况下只能三合一，即配电箱1ACT与2ACT、2ACT与3ACT、3ACT与1ACT三组配电箱在任何情况下只能一组有电，因一级配电箱对每个房间均提供了两路电源，故各房间通过末端设置双电源切换箱进行配电，可提高配电系统的可靠性。本发明实施例通过在WX1与WX2的出线回路上设置联络断路器，满足了所有房间同时轻载运行的情况，适用于正常稳态运行的场景。

通过分析该配电系统，极端运行场景下当AB房间设备需满载运行时，即WX1回路需通电运行，当BC房间设备需满载运行时，即WX2回路需通电运行，当AC房间设备需满载运行时，即WX3回路需通电运行，正常稳态运行场景下当ABC房间设备需同时轻载运行时，即WX1回路与联络断路器需通电运行。

实施例4

结合图3，本发明实施例提供了一种不同设备容量的房间区域分组配电系统，如图3所示，该配电系统的电源引自某一变配电室，为6个房间配电，根据电气设备容量大小分成容量基本相同的ABC三组负载，将1#、2#、4#房间的负载分为A组，对应的二级配电箱为1ACT，2ACT和4ACT，将3#、4#、5#、6#房间的负载分为B组，对应的二级配电箱为3ACT，4ACT，5ACT和6ACT，将1#、2#、3#、5#、6#房间的负载分为C组，对应的二级配电箱为1ACT，2ACT，3ACT，5ACT和6ACT，其中一级配电箱的总电源容量为176KW，ABC三组负载的总负载容量分别为120.3kw，118.1kw和113.6kw，ABC三组负载由一级配电箱分三路进行配电，在一级配电箱的三个配电回路之间设置三合一电气联锁，同时任选其中两路设置联络断路器，本发明实施例在AB两组负载的配电回路之间设置联络断路器9，通过联络断路器9将AB两组负载的配电回路进行连接，因一级配电箱对每个房间均提供了两路电源，故各房间通过末端设置双电源切换箱进行配电。

具体配电方法如下：

总配电箱电源由上级（变）配电室引来，其中1#房间，2#房间，3#房间，4#房间，5#房间，6#房间的配电箱分别为1ACT， 2ACT，3ACT， 4ACT， 5ACT和6ACT，考虑到电源仅能满足部分房间满载运行，故对以上房间的配电箱分组进行配电，通过计算分成1#、2#、4#房间为一组，3#、4#、5#、6#房间为一组，1#、2#、3#、5#、6#房间为一组。一级配电箱设置三个配电回路，三个配电回路设置接触器进行电气联锁保证三个配电回路任何情况下只能三合一，即配电箱1ACT、2ACT与4ACT一组，3ACT、4ACT、5ACT与6ACT一组，1ACT、2ACT、3ACT、5ACT与6ACT一组，三组配电箱任何情况下只能一组有电，因一级配电箱对每个房间或实验室均提供了两路电源，故各房间通过末端设置双电源切换箱进行配电，提高配电系统的可靠性。本发明实施例在WX1与WX2的出线回路上设置联络断路器，满足了所有房间同时轻载运行的情况，适用于正常稳态运行的场景。

通过分析该配电系统，极端运行场景下当1#、2#、4#房间设备需满载运行时，即WX1回路通电运行，当3#、4#、5#、6#房间设备需满载运行时，即WX2回路通电运行，当1#、2#、3#、5#、6#房间设备需满载运行时，即WX3回路通电运行，正常稳态运行场景下当所有房间设备需轻载运行时，即WX1回路与联络断路器同时通电运行。

综上所述，本发明提供的一种适用于有限电源容量的分组配电系统及其配电方法，可实现任意房间区域的负载满载运行，也可实现某房间负载满载时其它房间区域的负载均可选择运行，又可实现全部房间负载同时轻载运行，该配电系统在电源容量有限的情况下满足了各房间电气设备在正常稳态与极端运行场景下的使用需求，系统灵活且具有保护的选择性。

以上结合具体实施方式（包括实施例和实例）详细描述了本发明的概念、原理和思想。本领域技术人员应理解，本发明的实施方式不止上文给出的这几种形式，本领域技术人员在阅读本申请文件以后，可以对上述实施方式中的步骤、方法、装置、部件做出任何可能的改进、替换和等同形式，这些改进、替换和等同形式应视为落入在本发明的范围内。本发明的保护范围仅以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，包括：

与电源电性连接的一级配电箱，所述一级配电箱包括三个配电回路，三个所述配电回路分别连接有多个二级配电箱，多个所述二级配电箱分别与多个房间区域的电气设备电性连接，其中多个所述二级配电箱分组为电源容量大小的三组配电箱，所述二级配电箱为双电源配电箱，所述双电源配电箱的两个电源位于不同分组，三组配电箱分别由所述一级配电箱的三个配电回路供电，所述一级配电箱的三个配电回路之间设置有三合一电气联锁装置，所述三合一电气联锁装置与三个所述配电回路构成电气联锁配电回路，三个所述配电回路中任选两个所述配电回路之间设置联络断路器，所述联络断路器与两个所述配电回路电性连接。

2.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，多个所述电气设备总容量等于或小于1.5倍电源容量。

3.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，所述电源通过第一线缆与所述一级配电箱相连接，所述第一线缆的进线端设置有第一断路器，所述第一断路器用于电路故障时自动切断所述第一线缆的电流。

4.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，所述一级配电箱的三个配电回路分别通过第二线缆与三组二级配电箱的总母线相连接，所述第二线缆的进线端设置有第二断路器，所述第二断路器用于电路故障时自动切断所述第二线缆的电流。

5.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，多个所述二级配电箱分别通过第三线缆与三组二级配电箱的总母线连接，所述第三线缆上设置有第三断路器，所述第三断路器用于电路故障时自动切断所述第三线缆的电流。

6.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，所述双电源配电箱包括负荷开关，所述负荷开关的进线端与第三线缆相连，所述负荷开关的出线端与双电源切换开关相连，所述双电源切换开关通过第四线缆与电气设备电性连接，其中所述第四线缆上设置有第四断路器，所述第四断路器用于电路故障时自动切断所述第四线缆的电流。

7.根据权利要求1所述的适用于有限电源容量的分组配电系统，其特征在于，所述三合一电气联锁装置包括分别设置在所述一级配电箱的三个配电回路上的接触器，三个所述接触器进行电气互联，构成三合一电气联锁装置。

8.一种适用于有限电源容量的分组配电系统的配电方法，其特征在于，包括：

将电源线缆从配电室引出连接至一级配电箱，所述一级配电箱设置三个配电回路，每个配电回路分别连接至多个二级配电箱，多个所述二级配电箱分别控制多个房间区域的电气设备运行；

将多个所述房间区域的二级配电箱按照电源容量大小进行分组，得到三组电源容量大小的配电箱组，并且二级配电箱的两个电源位于不同分组，三组所述配电箱组分别由所述一级配电箱的三个配电回路进行配电，其中三组所述配电箱组的总电源容量等于其上级配电箱的电源容量；

在所述一级配电箱的三个配电回路之间设置三合一电气联锁，并且在所述一级配电箱的三个配电回路中任选两个配电回路之间设置联络断路器，通过闭合所述三合一电气联锁控制三组配电箱中的任一组配电箱连接的电气设备满载运行，或同时闭合所述联络断路器及其对应的三合一电气联锁回路控制所有房间区域的电气设备轻载运行。

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