馬竹影

摘要：作者探析環(huán)網(wǎng)柜功能結(jié)構(gòu)和運用選型要點，分析環(huán)網(wǎng)柜在10kV配網(wǎng)改造中施工和運行維護的應(yīng)用。結(jié)合配電網(wǎng)對配電設(shè)備的要求，對開閉所環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用中的一次接線、環(huán)網(wǎng)柜型式、五防裝置、開關(guān)設(shè)備及操作電源系統(tǒng)的選擇配置問題作了探討。

關(guān)鍵詞：電力網(wǎng) 開閉所 環(huán)網(wǎng)柜 負荷開關(guān) 熔斷器 配置

環(huán)網(wǎng)柜是負荷開關(guān)柜和組合電器柜應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)供應(yīng)單元的通稱，應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)與傳感技術(shù)，將10kV開關(guān)柜，斷路器，負荷開關(guān)，TA、TV及計量儀表等裝置于一體，使城網(wǎng)一二次系統(tǒng)的集成化與裝配模塊化，實現(xiàn)電力設(shè)備的監(jiān)測、保護、控制、計量，達到優(yōu)化管理。提高電網(wǎng)運行的水平及可靠性，隨著城市配電網(wǎng)的發(fā)展，對設(shè)備的要求不斷提高，經(jīng)歷了不同時期與不同類型的發(fā)展。其中以10kV環(huán)網(wǎng)柜為基礎(chǔ)的開閉所，由于其經(jīng)濟、便捷、高效的優(yōu)勢，在城市配網(wǎng)中發(fā)揮著越來越大的作用。本文總結(jié)我局近年來的應(yīng)用經(jīng)驗，結(jié)合實際，對開閉所環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用中的若干技術(shù)問題作如下探討，供讀者參考。

環(huán)網(wǎng)柜的組成及性能指標，10kV戶外箱式環(huán)網(wǎng)柜，又稱環(huán)網(wǎng)供電單元（簡稱環(huán)網(wǎng)柜），每個環(huán)網(wǎng)供電單元由3～6路開關(guān)共箱組成，接線方式靈活多樣，可以滿足不同配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的需求。由于開關(guān)裝置和硬母線密閉在同一個不銹鋼金屬外殼內(nèi)，采用SF6作為滅弧介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，開關(guān)采用三相聯(lián)動的三工位SF6負荷開關(guān)或斷路器，其額定電流可達1250A，短時耐受電流可達25kA/3S。由于這種特殊的排列結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)柜具有如下特點：戶外型、全絕緣、全密封結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)任何惡劣環(huán)境;體積小、結(jié)構(gòu)輕、結(jié)構(gòu)緊湊，占地小;安裝簡單，操作方便，安全可靠、免維護;具有電動和手動操作機構(gòu)，配FTU后即可實現(xiàn)配電自動化。由于它體積小、技術(shù)指標先進，完全可以取代常規(guī)的開閉所，從而減少占地面積和縮短出線電纜長度，降低整體造價和維護費用，因而廣泛應(yīng)用于舊城區(qū)線路改造、街道、居民區(qū)、繁華商業(yè)中心等。

1一次主接線選擇

開閉所要求一次接線簡單清晰，采用單母線或者單母線分段接線。當采用單母線分段接線時，2路電源進線取于不同變電站或者同一變電站的不同母線段，6～10路出線，如此接線簡單，運行維護方便。如負荷較集中但超出單個開閉所的供電范圍的居民小區(qū)，需多個分散的開閉所供電，這類開閉所以設(shè)計為“手拉手”接線為優(yōu)，“放射狀”接線（即單電纜環(huán)網(wǎng)聯(lián)結(jié)，開環(huán)運行）方式為次，其優(yōu)點是：遇故障時，甩開故障點，可用環(huán)網(wǎng)恢復(fù)供電，提高供電可靠性。

2環(huán)網(wǎng)柜的選型

按照開關(guān)型式來分，國內(nèi)環(huán)網(wǎng)柜主要有產(chǎn)氣式、壓氣式、真空和SF6等4種。產(chǎn)氣式和壓氣式環(huán)網(wǎng)柜由于存在開斷負荷時弧光外露，電壽命較低，檢修維護工作量大，可靠性不高等缺陷，一般不被采用。真空環(huán)網(wǎng)柜具有負荷開關(guān)操作功率小，開斷轉(zhuǎn)移電流大，容易實現(xiàn)操作等優(yōu)點而被廣泛采用。SF6環(huán)網(wǎng)柜開斷和絕緣性能優(yōu)異，操作過電壓低，操作功率小，是一種全封閉、全絕緣、免維護的產(chǎn)品。由于其性能優(yōu)良、運行可靠、體積小等優(yōu)點而受供電部門和用戶的普遍歡迎。小型化智能箱式開閉所的開關(guān)柜推薦選用進口的SF6開關(guān)柜，比如施耐德、ABB、西門子等公司的負荷開關(guān)柜。這些產(chǎn)品的可靠性高、體積小、免維護周期在20a以上。以施耐德SM6環(huán)網(wǎng)柜為例，此柜是可擴展模塊組合式金屬密封SF6開關(guān)柜。開關(guān)具有閉合—斷開—接地3種位置并具有閉鎖功能。模擬母線能可靠地顯示開關(guān)的閉合、斷開及接地3種位置; 所有控制功能元件集中在正面操作板上，簡化了操作;并有明顯的帶電指示器;柜內(nèi)可配置電流互感器、繼電器、跳閘線圈等，滿足自動化及計量要求;開關(guān)柜與電纜的連接無須使用電纜頭。

3“五防”裝置

開閉所環(huán)網(wǎng)柜“五防”是指防止誤分、合開關(guān)，防止帶負荷拉、合隔離開關(guān)，防止帶電掛（合）接地線（開關(guān)），防止帶接地線（開關(guān)）合斷路器（隔離開關(guān)），防止誤入帶電間隔等五項措施?，F(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)負荷開關(guān)一般有2種結(jié)構(gòu)：①只有合、分功能的二工位負荷開關(guān) ②具有三工位的負荷開關(guān)。產(chǎn)氣式、壓氣式及真空負荷開關(guān)以二工位居多，而SF6負荷開關(guān)以三工位為多。這類負荷開關(guān)用于饋電回路時優(yōu)勢非常明顯。接地工位提供了很好的安全措施?？梢詽M足“五防”要求。對防止帶電合接地開關(guān)（或掛接地線），通過負荷開關(guān)與接地開關(guān)的聯(lián)鎖來實現(xiàn)，具有當負荷開關(guān)斷開，出線側(cè)無電時，才可操作接地開關(guān)。電纜室門板與接地開關(guān)之間設(shè)有閉鎖裝置，只有接地開關(guān)閉合時才能打開門板，反之，只有門板閉合時才允許打開接地開關(guān)。

4進出線開關(guān)設(shè)備的選用

環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)保護設(shè)備選擇一般有兩種途徑：一是利用斷路器，另一種是用負荷開關(guān)。斷路器既可斷開正常負荷電流也可斷開短路電流。負荷開關(guān)一般用于開斷正常工作電流。即負荷電流，但它與熔斷器配合使用時，則具有一定的開斷短路電流能力。

5操作電源配置

在開閉所中，由于開關(guān)柜數(shù)量較少，線路結(jié)構(gòu)簡單，多為單回路或雙回路進線，基本上沒有所用電源或外電源，這給開關(guān)操作電源的選取帶來一定困難。目前，主要由以下幾種供電方式：TV供電方式、DC供電方式、UPS供電方式。

（1）TV供電方式主要是利用TV向操作回路提供電源。一種方法是直接利用TV提供100V操作電源;另一種方式是由TV經(jīng)中間變壓器提供220V操作電源。當進線柜要承擔(dān)電能計量功能時，由于計量用TA或TV必須使用獨立的二次線圈，如果計量和操作回路分別使用一組TV，則很難裝在一臺高壓開關(guān)柜中，對于這種情況，往往對TV二次側(cè)采用雙繞組的方式，一組精度為0.2級的繞組用于計量，另一組大容量繞組用于提供操作電源。因此，如果操作回路中有整流器件，將產(chǎn)生諧波并耦合到計量回路中，對計量精度產(chǎn)生影響。此外，對于TV供電方式，當高壓母線或進線發(fā)生兩相或三相短路時，電壓互感器安裝處的殘壓非常低，二次電壓下降到低于斷路器分閘線圈最低動作電壓，若采用微機保護，將使保護設(shè)備不能正常工作。

（2）DC供電方式是采用蓄電池通過直流電源屏向操作回路提供電源。系統(tǒng)正常運行時，由整流回路或高頻開關(guān)電源提供直流操作電源。交流失電時，由蓄電池經(jīng)穩(wěn)壓回路提供直流操作電源。直流電源可靠性好但造價高，開閉所由于結(jié)構(gòu)緊湊，放置直流屏也很困難。

（3）UPS供電方式是低壓系統(tǒng)交流電源通過UPS向操作回路供電。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，UPS通過將蓄電池的直流電逆變成交流電不間斷地向操作回路和保護設(shè)備供電。高壓電源正常時，由低壓電源向操作回路供電，系統(tǒng)失電或故障時由UPS供電。UPS供電，操作電源不受高壓母線電壓的影響，可避免TV供電方式時出線的計量問題和保護拒動現(xiàn)象。

總之，開關(guān)操作電源采用TV供電方式，雖然不需要在高壓柜以外增加設(shè)備，但對電能計量和保護回路都有潛在的影響，在工程設(shè)計時應(yīng)盡量避免使用TV供電方式。DC供電方式和UPS供電方式?jīng)]有對高壓電源的依賴性，對計量和保護沒有影響并具有很高的可靠性。對于有條件的開閉所可優(yōu)先選擇操作電源采用DC供電。如果從節(jié)省工程造價角度出發(fā)可選用UPS供電方式也完全可以滿足可靠性的要求。

6結(jié)語

近年來，國家投入巨額資金進行城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造，然而舊城區(qū)配電線路的改造卻成為棘手的問題。舊城區(qū)配電線路建設(shè)年代較早，建設(shè)標準與現(xiàn)代需求相比相對較低下，設(shè)備老化嚴重，迫切要求對原有電力線路進行改造。但受架空線路走廊和景觀要求限制，很多的電力線路需改造為電纜線路，狹小的街巷缺乏開閉所作為負荷分配的轉(zhuǎn)供點，而10kV戶外箱式環(huán)網(wǎng)柜能在配電節(jié)點中起著分支、分段、聯(lián)絡(luò)的功能，在城市電網(wǎng)改造中得到了廣泛的應(yīng)用，在開閉所環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計選型時，只有根據(jù)實際要求制定適當?shù)姆桨?，才能在保證安全可靠的前提下，提高經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]林功平.配電網(wǎng)饋線自動化技術(shù)及其應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化，1998（4）：64-68.

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