可不停電拼拆柜的環網柜的研究開發

黃冬喜

（廣州市中照水電安裝工程有限公司，廣東廣州 510630）

0 引言

隨著社會經濟的發展和人民生活質量的提高，工業用電及居民生活用電負荷持續攀升，人民群眾對配電網的供電可靠性和不間斷供電的要求不斷提高。供電部門為了滿足人民用電的需求，想盡了辦法：在管理上，對停電項目進行嚴格的審批，把停電作為供電部門的考核指標等；在技術上，不斷提高電網的建設水平，采用先進的設備，智能化控制等方法來減少故障引起的停電。但隨著用電量投入的增加，由于增容、正常維護、施工等計劃性停電卻沒有一個好的解決方法，特別是在原已投入運行的電房里增加開關柜，必須要把原來已投入運行的開關柜停電才可以把新增的開關柜拼進去?；诖耍环N可不停電進行拼拆柜的開關設備可以大大減少停電的機率，極大限度地提高供電可靠性。

1 原理

本項目的研發，從目前市場上需求量較多的環網柜入手，其結構原理參照了我國成熟的中壓產品——KYN手車柜的插拔原理，在帶電不帶負荷的情況下，把手車推進或移開來接通或斷開回路。不同之處在于，KYN手車柜是在主母線與出線之間形成斷口，而本研發項目是在兩臺開關柜的主母線之間形成斷口，KYN手車柜通過斷開手車里的真空泡，使操作過程不帶負荷，本研發項目先把新增環網柜分閘并且接地，使操作過程中不帶負荷。

2 實施的方案

實現不停電拼柜功能的主部件為拼柜連接手車和觸頭盒。拼柜連接小車分A、B、C三相，每相呈U形結構，環氧澆注成型，內嵌U形圓銅棒，圓銅棒的兩伸出端各裝有梅花觸頭。觸頭盒也是環氧澆注成型，內嵌圓銅棒，即靜觸頭。安裝時，在環網柜主母線室A、B、C三相應的位置安裝三個觸頭盒，三個觸頭盒內靜觸頭的下端分別與主母線室的A、B、C三相主母線連接。拼柜時，把兩臺帶觸頭盒擴展口的環網柜拼在一起，推進拼柜連接小車，使拼柜連接小車兩端的梅花觸頭分別與兩臺環網柜的觸頭盒內靜觸頭的上端連接，使兩臺環網柜的主母線連通，即完成拼柜操作；拆柜時，只需把主母線連接小車移開，即可斷開兩臺環網柜的主母線。拼柜原理見圖1。

圖1 拼柜原理

3 項目的關鍵技術及解決措施

（1）擴展部分的絕緣及強度問題

本項目是針對充氣式環網柜進行研發，充氣式環網柜的一個主要特點是體積小。故觸頭盒的結構設計及安裝位置的布置至關重要，不但在安裝后，開關柜的絕緣滿足要求，還要考慮到手車推進過程中的帶電距離及爬電距離是否滿足要求。故在觸頭盒的設計上，充分考慮其帶電距離及爬電距離，并在觸頭盒內增加了波紋以增大爬距。環網柜擴展口部分的強度與密封、安裝定位、操作可行性以及產品使用可靠性等都有很大的關系，故在觸頭盒的安裝板上增加了加強筋，確保在充入規定氣體壓力后，其變形量控制在可用范圍內。

（2）擴展部分的防護等級問題

按照國標GB3906的要求，把環網柜的防護等級做到IP3X，這樣擴展口部分就必須增加防護板，確保外物及人身不能觸及帶電部分。在觸頭盒的上方增加了活門，在手車推進時活門打開，手車移開后活門自動關閉，將一次高壓帶電部分封閉起來，保證在拼柜、強制解鎖等情況下操作人員的安全。

（3）拼柜連接小車的推進及移出問題

由于環網柜的擴展口在其頂端，故拼柜連接小車的推進及移出需要在柜頂完成，推進及移出方向為垂直方向動作，而且拼柜連接小車的梅花觸頭與觸頭盒的靜觸頭的位置必須要對得很準，要完成這樣的一個操作過程，有一定的難度。因此，充分利用了防護板，在防護板上增加了導軌，在防護板的上方增加了彎邊，彎邊上增加了導向孔，設計了專門的小車推進工具（見圖2）來解決這樣一個難題。

圖2 小車推進工具

（4）拼柜時的安全接地問題

本項目需要重點解決的接地問題包括接地主回路的接地及操作過程的接地。首先環網柜的接地系統一般設置在電纜室內，但本項目研發的環網柜是其中一臺環網柜可不停電進行拼拆柜，也就是說，有一臺環網柜在拼拆柜時不可打開下門，也就無法把新增的環網柜的接地母線與原有運行中的環網柜的接地母線相連接。為此，設計了一個專用的接地母線連接方式（見圖3），可以在單臺環網柜打開下門時，就可以把兩臺環網柜的接地回路連接。其次，拼柜連接手車在推進與移開的全過程中保持接地，充分保障操作人員的人身安全。

（5）增加擴展口時的五防聯鎖問題

圖3 專用的接地母線連接方式

作為配電產品，五防聯鎖是必不可少的部分，結合本產品的特點，以下聯鎖是必需的。首先為滿足環網柜本身的聯鎖要求，設置了兩種聯鎖，一是防護蓋板未蓋好，不能操作負荷開關；二是負荷開關未接地，不能打開柜頂箱上蓋板。兩套聯鎖都是為了防止在拼拆柜的過程中誤合負荷開關，造成帶負荷插拔，杜絕短路事故的發生。其次為滿足本產品可進行不停電拆拼柜的特殊使用功能，在兩臺環網柜拼柜后，其中一臺環網柜打開防護蓋板，可通過強制解鎖鎖匙對另一臺環網柜的防護蓋板進行強制解鎖，打開其防護蓋板，從而可進行不停電拼拆柜的操作。

（6）帶電作業施工流程標準化、程序化問題

本產品由于其使用條件的特殊性，拼拆柜時的操作環節較多，包括拼柜的連接問題、拼柜連接手車起吊問題、定位導向問題、聯鎖問題、推進或移開時的手動、電動問題等等，而且是在帶電的情況下進行，操作不當時容易產生事故，因此，實現帶電作業施工流程的標準化及程序化非常有必要。為了實現這一目標，做了一系列的輔助工具，并規定其操作的步驟，按操作流程圖的規定進行操作。

（7）保證產品性能及運行可靠性、穩定性問題

產品能否帶電作業是成功的第一步，在保證操作上可行的同時，必須保證產品的性能，保證產品在使用時的可靠性及穩定性。開關產品的質量驗證有一系列的指標，包括絕緣、溫升、動熱穩定、開關特性、開斷能力等等。就本項目的擴展口部分而言，必須從幾個方面來保證：一是尺寸精度問題，必須通過一系列的工裝夾具來保駕護航；二是環氧件的絕緣問題，必須采用優質的材料以及生產工藝，保證其絕緣性；三是觸頭的回路電阻及溫升問題，必須從梅花觸頭的結構，導體的接觸面積以及柜體的整體散熱條件來綜合考慮。

（8）項目的突破及創新點

本項目在環網柜的主母線室增加了可帶電拼拆柜的擴展口，通過拼柜連接小車及一系列的輔助工具，可實現不停電拼拆環網柜，其創新點在于，拼拆環網柜操作在不停電的情況下完成，屬于帶電作業的范圍，但實際操作又無帶電作業的危險。

4 項目推擴帶來的社會及經濟效益

項目推廣對提高供電可靠性立竿見影，極大限度地減少了由于加柜造成的計劃性停電，是不間斷供電的重要組成部分，將對減少計劃性停電帶來質的飛躍，對提高供電可靠性具有重大意義。通過提高供電可靠性，充分保證人們的生活，生產用電，從而實現較高的社會和經濟效益。

5 結論

通過本項目的設計、加工制造，試驗，對于10 kV環柜不停電拼拆柜的這樣一個課題有了成功的經驗。實踐證明，通過保證絕緣距離、保證強度、準確定位、充分考慮操作的安全性，保證產品使用過程中的可靠性及穩定性，10 kV不停電拼拆環網柜是完全可以實現的。本項目產品研制成功，對不停電作業的實施提供了科學的理論依據，是不停電作業發展過程的一個質的飛躍，對傳統配電柜的不停電拼柜操作具有啟發及指導意義。展望未來，可以把該項目推擴到其他的開關設備，擴大該類型產品的使用范圍，在配網中推廣應用，充分發揮其作用。

［1］李宏仁，朱康，馮權龍，等.電氣設備復合絕緣故障現場處理方法研究［J］.高壓開關，2007，24（1）：20-25.

［2］李陽修.關于金屬封閉開關設備之防誤閉鎖裝置等問題的探討［J］.真空電氣技術，2009（4）：18-24.