【摘要】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。

    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(jì)、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(yàn)，結(jié)合實(shí)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。

    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(dāng)采用單母線分段接線時，2路電源進(jìn)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(yùn)行維護(hù)方便。如負(fù)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(jì)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(yùn)行)方式為次，其優(yōu)點(diǎn)是：遇故障時，甩開故障點(diǎn)，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(fù)荷時弧光外露，電壽命較低，檢修維護(hù)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(fù)荷開關(guān)操作功率小，開斷轉(zhuǎn)移電流大，容易實(shí)現(xiàn)操作等優(yōu)點(diǎn)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(hù)的產(chǎn)品。由于其性能優(yōu)良、運(yùn)行可靠、體積小等優(yōu)點(diǎn)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(jìn)口的SF6開關(guān)柜，比如施耐德、ABB、西門子等公司的負(fù)荷開關(guān)柜。這些產(chǎn)品的可靠性高、體積小、免維護(hù)周期在20a以上。

    以施耐德SM6環(huán)網(wǎng)柜為例，此柜是可擴(kuò)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(jì)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(fù)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(xiàng)措施?，F(xiàn)有的環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)負(fù)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(fù)荷開關(guān)②具有三工位的負(fù)荷開關(guān)。產(chǎn)氣式、壓氣式及真空負(fù)荷開關(guān)以二工位居多，而SF6負(fù)荷開關(guān)以三工位為多。這類負(fù)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(fù)荷開關(guān)與接地開關(guān)的聯(lián)鎖來實(shí)現(xiàn)，具有當(dāng)負(fù)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)。但當(dāng)三工位負(fù)荷開關(guān)用于進(jìn)線柜時，由于現(xiàn)在開閉所一般采用電纜進(jìn)出線，進(jìn)線柜接線是下進(jìn)上出，則有可能發(fā)生帶接地刀合負(fù)荷開關(guān)的誤合事故。為防止誤操作，對三工位開關(guān)應(yīng)采取防誤聯(lián)鎖措施，可采取如下措施：采用加裝進(jìn)線側(cè)和接地開關(guān)的電磁閉鎖方式。確保在進(jìn)線帶電時，不能操作接地開關(guān)，從而也就無法打開前柜門，防止誤入帶電間隔操作。

    4進(jìn)出線開關(guān)設(shè)備的選用

    環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)保護(hù)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(fù)荷開關(guān)。斷路器既可斷開正常負(fù)荷電流也可斷開短路電流。負(fù)荷開關(guān)一般用于開斷正常工作電流。即負(fù)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。

    對環(huán)網(wǎng)供電單元來說，開閉所進(jìn)線大多數(shù)情況下沒有必要采用斷路器，而是用負(fù)荷開關(guān)。其一是經(jīng)濟(jì)上比較合算。對于同樣的電壓等級，同樣容量的負(fù)荷開關(guān)+熔斷器，價格僅為斷路器的幾分之一。其二是斷路器保護(hù)的上下級級差配合非常困難，因?yàn)榄h(huán)網(wǎng)配電網(wǎng)絡(luò)首端斷路器(即變電所的10kV饋線斷路器)的保護(hù)設(shè)置一般為：速斷0s，過流0.5s。若環(huán)網(wǎng)柜中采用斷路器，即使整定為0s動作，由于斷路器固有動作的分散性，也很難保證不是上級斷路器動作，所以開閉所進(jìn)線宜采用負(fù)荷開關(guān)。在實(shí)現(xiàn)綜合自動化前，當(dāng)主線發(fā)生短路故障時，由變電所動作切除故障。

    對于出線保護(hù)而言，其負(fù)荷為直接的配電變壓器，其容量一般不大于1250kVA，極少數(shù)達(dá)1600kVA，對于容量不超過1600kVA的配電變壓器采用負(fù)荷開關(guān)+熔斷器的組合比采用斷路器更為有效：一是結(jié)構(gòu)型式簡單，造價低;二是保護(hù)特性好，短路試驗(yàn)證明，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，為使油箱不爆炸，必須在20ms內(nèi)切除短路故障，而斷路器的全開斷時間由三部分組成：繼電器保護(hù)的動作時間+斷路器的固有動作時間+燃弧時間，一般需要三周波60ms，而限流熔斷器則可保證在10ms內(nèi)切除故障，熔斷器與負(fù)荷開關(guān)配合使用，熔斷器動作后，由撞擊器啟動負(fù)荷開關(guān)的脫扣器，負(fù)荷開關(guān)定時聯(lián)動開斷，從而保證變壓器的安全。如果配變?nèi)萘枯^大大于1600kVA則宜選用斷路器。

    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(jìn)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(dāng)進(jìn)線柜要承擔(dān)電能計(jì)量功能時，由于計(jì)量用TA或TV必須使用獨(dú)立的二次線圈，如果計(jì)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(jì)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(jì)量回路中，對計(jì)量精度產(chǎn)生影響。此外，對于TV供電方式，當(dāng)高壓母線或進(jìn)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(jī)保護(hù)，將使保護(hù)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(yùn)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。目前，直流電源箱和壁掛直流電源這種小型直流電源體積小，可掛在墻上或墻角安裝且價格為同類直流電源屏的1/3～1/2，在很多項(xiàng)目中已開始采用，這種操作電源提供方式，取得了很好的效果。

    (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(dāng)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(hù)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(jì)量問題和保護(hù)拒動現(xiàn)象?？傊_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(jì)量和保護(hù)回路都有潛在的影響，在工程設(shè)計(jì)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(jì)量和保護(hù)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

    環(huán)網(wǎng)柜在城市配電中得到越來越廣泛的應(yīng)用，在開閉所環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)選型時，只有根據(jù)實(shí)際要求制定適當(dāng)?shù)姆桨福拍茉诒ＷC安全可靠的前提下，提高經(jīng)濟(jì)性。