CN115065042A - 一种防雷电源保护箱及电气系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种防雷电源保护箱及电气系统，涉及轨道交通领域，可对雷电侵入电源电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，实现运维“状态修”，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。该防雷电源保护箱包括箱体、防雷模块和遥感监测模块，其中防雷模块与电源电缆连接，用于对电源电缆进行保护，使雷电泄流入地；遥感监测模块，遥感监测模块和防雷模块设置在箱体内，遥感监测模块与防雷模块电联接，用于监测电源电缆的雷电流信息。本申请实施例中提供的防雷电源保护箱用于对电源电缆进行雷电泄流。

Description

一种防雷电源保护箱及电气系统

技术领域

本申请涉及但不限于轨道交通领域，尤其涉及一种防雷电源保护箱及电气系统。

背景技术

跟随式降压变电所低压控制电源(含变压器温控器的电源)一般是从降压变电所的交直流屏系统馈出，经户外电缆沟引至跟随式降压变电跟随式降压变电所。

结合地铁低压系统的防雷设计，主要参考GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》，在降压变电所的220/380V交流屏以及直流(110V或220V)屏的输入端有设置低压电涌保护器做雷电的防护。但在降压变电所的交流屏或直流屏馈出引至到跟随式降压变电跟随式降压变电所的交流输入及直流输入端未做雷电防护措施，在实际工程应用中，场段发生地闪或者在邻近区域发生地闪时，所产生的雷电电磁脉冲会耦合到这类低压电源电缆上时因缺少保护，从而导致跟随式降压变电跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，影响地铁低压设备运行的安全可靠性。

为此，本申请提供了一种防雷电源保护箱及电气系统。

发明内容

本申请实施例提供了一种防雷电源保护箱及电气系统，涉及轨道交通领域，可对雷电侵入电源电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，实现运维“状态修”，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。

为了达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种防雷电源保护箱，包括箱体、防雷模块和遥感监测模块，其中防雷模块与电源电缆连接，用于对电源电缆进行保护，使雷电泄流入地；遥感监测模块，遥感监测模块和防雷模块设置在箱体内，遥感监测模块与防雷模块电联接，用于监测电源电缆的雷电流信息。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，防雷模块与电源电缆连接，用于对电源电缆进行耦合，使得电源电缆所受到的雷电部分可以通过防雷模块泄流入地，避免了雷电流跟随电源电缆入侵跟随式降压变电所，导致所内的设备受损，同时也避免了电源电缆的受损，降低成本，且在防雷电源保护箱内还设置了遥感监测模块，遥感检测模块与防雷模块均集成在箱体的内部，同时遥感监测模块与防雷模块电联接，用于监测电源电缆的雷电流信息，如此设置，可实时对雷电侵入电源电缆的数据以及防雷模块运行的数据进行实时追踪、采集、对防雷模块的整个生命周期进行监测，为项目后期优化改造提供雷电方面的数据信息，相比相关技术中对降压变电所在交流屏或直流屏馈出引至跟随式降压变电所的交流输入及直流输入端未做防护措施，导致在发生地闪时，所产生的雷电电磁脉冲会耦合到电源电缆上，本申请提供的防雷电源保护箱对冲击到电源电缆的雷电电磁脉冲设置防雷模块，为其提供泄流通道。即，本申请提供的防雷电源保护箱可对雷电侵入电源电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，实现运维“状态修”，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，遥感监测模块包括处理单元，处理单元用于对电源电缆的雷电流信息进行处理。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，遥感监测模块可以监测雷电侵入电源电缆的雷电脉冲或者受雷电脉冲的电源电缆的数据参数，在遥感监测模块中设置处理单元，可将监测到的雷电侵入电源电缆的雷电脉冲或其他参数通过处理单元处理转变为需要的数据，为项目后期优化改造提供雷电方面的数据信息。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，遥感监测模块包括通讯单元，通信单元与处理单元电联接，用于将处理后的雷电流信息传递到上端服务器。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在遥感监测模块中设置通讯单元，将通讯单元与处理单元电联接，处理单元将处理后的单元信息通过通讯单元传递给上端服务器，使得位于上端服务器的人员可对雷电入侵电源电缆的时间、次数以及峰值等内容进行监测，便于上端服务器的人员根据实时情况作出指令。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，遥感监测模块包括显示单元，显示单元与处理单元电联接，用于将处理后的信息进行显示。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在遥感监测模块中设置显示单元，将显示单元与处理单元电连接，便于现场运维人员可直接通过显示单元观测到电源电缆处理后的信息，便于运维人员进行实时调整。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，显示单元包括触控屏，触控屏设置在箱体的外部。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在箱体的外部设置触控屏，方便运维人员在不打开防雷电源保护箱的情况下，可实时观测到雷电侵入的时间、次数以及峰值等内容，提高了运维人员的操作安全系数。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，电源电缆与防雷模块之间设置有直流进线和交流进线，直流进线为两路，交流进线为一路。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在电源电缆和防雷模块之间设置有直流进线和交流进线，实现了防雷电源保护箱的配电功能，且一路交流进线可以提供多个交流馈线，两路直流进线共同工作提供多个直流馈线，保证直流进线不断电，实现输入端的备用，且两路直流进线本身也可以并联，便于防雷电源保护箱的正常工作。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，直流进线和交流进线对应设置多个分支进线。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，直流进线和交流进线对应设置多个分支进线，为工程应用中特殊需求，如系统扩容提供，且也可在对应一个分支进线连接一类电气件，方便防雷电源保护箱的分类管理。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，防雷模块包括开关电源和浪涌保护器，开关电源与浪涌保护器和电源电缆通过直流进线和交流进线连接，用于对电源电缆进行防雷。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，由于浪涌保护器具有反应时间迅速，吸收和泄放量大；同时使用最新的灭弧技术，可以避免火灾的发生；温控能力保护电路且在内部设置保护机制；携带电源状态指示灯，可清晰明了的明确其工作状态；结构可以有效严谨，运行稳定等诸多优点，因此，防雷模块选取用浪涌保护器进行防雷的方法，设置开关电源和浪涌保护器，浪涌保护器和开关电源和电源电缆通过直流进线和交流进线连接，用于对电源电缆进行防雷。

在本申请提供的一种可能的实现方式中，箱体的外部设置有固定件，用于将箱体固定在目的位置。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在箱体的外部设置固定件，将箱体固定在目的位置，采用挂墙式安装的方法，电源电缆下进下出，无需改变既有盘柜的内部布局，有利于防雷电源保护箱的后期安装和设置。

第二方面，本申请实施例提供一种电气系统，包括降压变电所端、跟随式降压变电所端、电源电缆，电源电缆与降压变电所端和跟随式降压变电所端连接以及第一方面实施例提供的防雷电源保护箱，防雷电源保护箱设置在电源电缆上，用于对电源电缆进行保护，使雷电泄流入地。

本申请实施例提供一种电气系统，由于包括了第一方面的任一实施例提供的防雷电源保护箱，因此具有同样的技术效果。即，可对雷电侵入电源电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，实现运维“状态修”，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的防雷电源保护箱的正视图；

图2为本申请实施例提供的防雷电源保护箱原理图；

图3为本申请实施例提供的防雷电源保护箱内部电气元件分布示意图；

图4为本申请实施例提供的防雷电源保护箱内部B-B截面示意图。

附图标记

1-箱体；11-固定件；2-防雷模块；21-开关电源；22-直流浪涌保护器；23-交流浪涌保护器；24-直流浪涌专用后备保护器；25-交流浪涌专用后备保护器；3-遥感监测模块；31-触控屏；4-直流进线；41-直流分支进线；5-交流进线；51-交流分支进线；6-直流铜排；7-交流铜排；8-空开；9-接线端子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

此外，在本申请实施例中，“上”、“下”、“左”以及“右”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。

在本申请实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

电是一种优质的能源，而城市轨道交通(简称地铁)供电系统是城市电网中的重要用户，供电系统是为地铁运营提供电能的系统，它一方面为电客车提供牵引用电，另一方面还为运营服务的其他辅助设施包括照明、通风、空调、给排水系统、通信、信号、防灾报警、自动扶梯和屏蔽门系统等重要设备提供电能。

地铁供电系统主要由开闭所、牵引变电所、降压变电所、跟随式降压变电所等电力所组成，目前部分地铁将牵引变电所及降压变电所合成一所，组合形成牵引降压混合变电所简称为牵混所来优化地铁供电结构，将牵引变电所和降压变电所合一不但在功能上集成完善以外，同时还降低了建设和维护成本。

其中，开闭所，将市电供给的35KV三相交流电通过35KV环网向牵引供电系统和变配电系统供电，简单来说就是一个超大号的开关，开时源源不断的从市电中获取电源，满足地铁各项运营所需用电，闭时断开和市电的连接，满足地铁检修维护，由此可见，开闭所不承担牵引降压的功能；牵引变电所，主要作用是给直流牵引系统供电的变电所，简单来说就是将35KV三相交流电经过整流变压器和整流器转换为1500V直流电，给接触轨供电，在通过列车的集电靴将1500V直流电引入车内满足列车牵引及列车辅助设备的用电需求；降压变电所为给车站提供照明、通风、空调、给排水系统、通信、信号灯等重要设备提供交流用电设备供电的变电所；牵引降压混合变电所，牵引降压混合变电所兼具牵引和降压两方面的功能，一方面为列车提供牵引动力，另一方面为车站及设备提供各项用电；跟随式降压变电所：分为车站内跟随式降压变电所和区间跟随式降压变电所，是通过电源电缆从牵引变电所或降压变电所把35KV三相交流电，通过动力变压器降压为低压三相交流电，给照明、动力等AC380/220V用电设备供电的变电所。跟随式降压变电所是指降压变电所距离用电负荷较远或偏离另外一处负荷中心，直接采用低压电缆供电经济性较差。由降压变电所高压柜间接引出高压电源，在另一处负荷中心位置建设的降压变电所，被称为分降压所或跟随式降压变电所。

跟随式降压变电所低压控制电源(含变压器温控器的电源)是从降压变电所的交直流屏系统馈出经户外电缆沟引至跟随式降压变电所。为此，本申请实施例提供了一种电气系统，包括从电源电缆与降压变电所连接的牵引端和与跟随式降压变电所连接的跟随端，在电缆的末端连接有本申请实施例提供的一种防雷电源保护箱，用于对电源电缆进行耦合，使雷电泄流入地，可对雷电侵入电源电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。

参照图1和图2，本申请实施例提供了一种防雷电源保护箱，包括箱体1、防雷模块2和遥感监测模块3，其中防雷模块2与电源电缆连接，用于对电源电缆进行保护，使雷电泄流入地；遥感监测模块3，遥感监测模块3和防雷模块2设置在箱体1内，遥感监测模块3与防雷模块2电联接，用于监测电源电缆的雷电流信息。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，防雷模块2与电源电缆连接，用于对电源电缆进行保护，使得电源电缆所受到的雷电部分可以通过防雷模块2泄流入地，避免了雷电流跟随电缆入侵跟随式降压变电所，导致所内的设备受损，同时也避免了电源电缆的受损，降低成本，且在防雷电源保护箱内还设置了遥感监测模块3，遥感检测模块3与防雷模块2设置在箱体1的内部，同时遥感监测模块3与防雷模块2电联接，用于监测电源电缆的雷电流信息，如此设置，可实时对雷电侵入电源电缆的数据以及防雷模块2运行的数据进行实时追踪、采集、对防雷模块2的整个生命周期进行监测，为项目后期优化改造提供雷电方面的数据信息，相比相关技术中对降压变电所在交流屏或直流屏馈出引至跟随式降压变电所的交流输入及直流输入端未做防护措施，导致在发生地闪时，所产生的雷电电磁脉冲会耦合到电源电缆上，本申请提供的防雷电源保护箱对冲击到电源电缆的雷电电磁脉冲设置防雷模块2，为其提供泄流通道。即，本申请提供的防雷电源保护箱可对雷电侵入电缆的数据进行监测和实时追踪，降低跟随式降压变电所低压敏感设备损坏的风险，实现运维“状态修”，提高地铁低压设备运行的安全可靠性。

如图1和图2所示，其中，遥感监测模块3可以监测电源雷电侵入电源电缆的雷电脉冲或者受雷电脉冲的电源电缆的数据参数，在遥感监测模块3中设置处理单元，可将监测到的雷电侵入电源电缆的雷电脉冲或其他参数通过处理单元处理转变为需要的数据，为项目后期优化改造提供雷电方面的数据信息。

进一步地，在遥感监测模块3中设置通讯单元，将通讯单元与处理单元电联接，处理单元将处理后的单元信息通过通讯单元传递给上端服务器，使得位于上端服务器的人员可对雷电入侵电源电缆的时间、次数以及峰值等内容进行监测，便于上端服务器的人员根据实时情况作出指令。需要补充说明的是，通讯单元上还可以带有RS485通信端口，支持后期无人化值守的大数据系统。

更进一步地，在遥感监测模块3中设置显示单元，将显示单元与处理单元电连接，便于现场运维人员可直接通过显示单元观测到电源电缆处理后的信息，便于运维人员进行实时调整。

具体地，在箱体1的外部设置触控屏31，方便运维人员在不打开防雷电源保护箱的情况下，可实时观测到雷电侵入的时间、次数以及峰值等内容，提高了运维人员的操作安全系数，触控屏31可以利用组态软件，将内置的处理单元的数据进行数据存储、分析、系统配置主界面、报警界面以及历史界面等多个个人界面，便于现场运维人员数据的查询。

在本申请提供的一些实施例中，如图1和图2所示，电源电缆与防雷模块2之间设置有直流进线4和交流进线5，直流进线4为两路，交流进线5为一路。在电源电缆和防雷模块2之间设置有直流进线4和交流进线5，实现了防雷电源保护箱的配电功能，且一路交流进线5可以提供多个交流馈线，两路直流进线4共同工作提供多个直流馈线，保证直流进线4不断电，实现输入端的备用，且两路直流进线4本身也可以并联，便于防雷电源保护箱的正常工作。

需要补充说明的是，直流进线4和交流进线5对应设置多个分支进线，分别为直流分支进线41和交流分支进线51，如果两路直流进线4和一路交流进线5满足需求时，直流分支进线41和交流分支进线51处于断开状态，如系统出现扩容，或者地铁交通轨道中增加其他电气件需要提供电能时，可连接直流分支进线41或者交流分支进线51，如此设置，方便操作人员对防雷电源保护箱的分类管理。

示例地，在轨道交通运行过程中，防雷方式多种多样，由于浪涌保护器具有反应时间迅速，吸收和泄放量大；同时使用最新的灭弧技术，可以避免火灾的发生；温控能力保护电路且在内部设置保护机制；携带电源状态指示灯，可清晰明了的明确其工作状态；结构可以有效严谨，运行稳定等诸多优点，因此，防雷模块2选取用浪涌保护器进行防雷的方法，设置里开关电源21和浪涌保护器，浪涌保护器和开关电源21和电源电缆通过直流进线4和交流进线5连接，用于对电源电缆进行防雷。

需要补充说明的是，防雷模块2上设置有两路直流进线4和一路交流进线5，浪涌保护器用于对电源电缆进行防雷，因此，浪涌保护器的数量既可以设置一个，设置在直流进线4和交流进线5的公共线路上，也可分别设置，在直流进线4上设置直流浪涌保护器22，在交流进线5上设置交流浪涌保护器23，直流进线4设置有两路，同样地，直流浪涌保护器22既可以为一个，将其设置在两个直流进线4相交的公共线路上，也可以设置两个直流浪涌保护器22，将其对应设置在两路直流进线4上。

需要补充说明的是，在防雷工程中，浪涌保护器通常情况下要与断路器，如熔断器或者空气开关等一起使用，但是电流熔断器很多时候不能与浪涌保护器协调配合，当电源异常或者浪涌保护器失效时，就会使电源电缆遭受雷击甚至导致火灾，因此在对应浪涌保护器的位置设置有浪涌专用后备保护器，用于保护浪涌保护器，维护电源电缆的线路安全，如在工作过程中出现电路损坏或者断路器拒动的情况，此时，浪涌专用后备保护器工作来消除隐患，实现工频小电流速断，大电流雷电冲击不脱扣的功能。

具体地，防雷模块2中设置直流浪涌保护器22和交流浪涌保护器23，对应地，在直流浪涌保护器22的对应位置串联有直流浪涌专用后备保护器24，在交流浪涌保护器23的对应位置串联有交流浪涌专用后备保护器25，浪涌专用后备保护器的位置根据浪涌保护器的位置决定。

在本申请提供的其他的一些实施例中，参照图1和图2，箱体1的外部设置有固定件11，用于将箱体1固定在目的位置。

本申请实施例提供的防雷电源保护箱，在箱体1的外部设置固定件11，将箱体1固定在目的位置，采用挂墙式安装的方法，电源电缆下进下出，无需改变既有盘柜的内部布局，有利于防雷电源保护箱的后期安装和设置。

需要补充说明的是，图3和图4为防雷电源保护箱的内部电气元件分布示意图，电源电缆从箱体1的底部进入与接线端子9相连，接线端子9通过空开8与直流端子6或者交流端子7连接与防雷模块相连，用于对电源电缆进行雷电保护，使雷电泄流入地。

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防雷电源保护箱，其特征在于，包括：

箱体；

防雷模块，所述防雷模块与电源电缆连接，用于对所述电源电缆进行保护，使雷电泄流入地；

遥感监测模块，所述遥感监测模块和所述防雷模块设置在所述箱体内，所述遥感监测模块与所述防雷模块电联接，用于监测所述电源电缆的雷电流信息。

2.根据权利要求1所述的防雷电源保护箱，所述遥感监测模块包括处理单元，所述处理单元用于对所述电源电缆的所述雷电流信息进行处理。

3.根据权利要求2所述的防雷电源保护箱，所述遥感监测模块包括通讯单元，所述通信单元与所述处理单元电联接，用于将处理后的所述雷电流信息传递到上端服务器。

4.根据权利要求2所述的防雷电源保护箱，所述遥感监测模块包括显示单元，所述显示单元与所述处理单元电联接，用于将处理后的所述雷电流信息进行显示。

5.根据权利要求4所述的防雷电源保护箱，所述显示单元包括触控屏，所述触控屏设置在所述箱体的外部。

6.根据权利要求1所述的防雷电源保护箱，所述电源电缆与所述防雷模块之间设置有直流进线和交流进线，所述直流进线为两路，所述交流进线为一路。

7.根据权利要求6所述的防雷电源保护箱，所述直流进线和所述交流进线对应设置多个分支进线。

8.根据权利要求7所述的防雷电源保护箱，所述防雷模块包括开关电源和浪涌保护器，所述开关电源与所述浪涌保护器和所述电源电缆通过所述直流进线和所述交流进线连接，用于对所述电源电缆进行防雷。

9.根据权利要求1中所述的防雷电源保护箱，所述箱体的外部设置有固定件，用于将所述箱体固定在目的位置。

10.一种电气系统，其特征在于，包括：

降压变电所端；

跟随式降压变电所端；

电源电缆，所述电源电缆与所述降压变电所端和所述跟随式降压变电所端连接；

权利要求1～9中任一项所述的防雷电源保护箱，所述防雷电源保护箱设置在所述电源电缆上，用于对所述电源电缆进行保护，使雷电泄流入地。

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