探究環(huán)網(wǎng)柜在工廠中壓配電系統(tǒng)中的作用

黃福

（廣西伊利冷凍食品有限公司 廣西南寧 530105）

探究環(huán)網(wǎng)柜在工廠中壓配電系統(tǒng)中的作用

黃福

（廣西伊利冷凍食品有限公司 廣西南寧 530105）

由于在可靠性和安全性上的優(yōu)勢，環(huán)網(wǎng)柜已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到了工廠的中壓配電系統(tǒng)當(dāng)中，環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)的時間較短卻發(fā)展迅速，主要是因?yàn)樾掳l(fā)展起來的工業(yè)企業(yè)和事業(yè)單位的建筑物以中、小型容量的配電系統(tǒng)為主，用環(huán)網(wǎng)柜既節(jié)約成本又能保證安全。環(huán)網(wǎng)柜在工廠中壓配電系統(tǒng)中的作用在于廣泛應(yīng)用于臨時配電系統(tǒng)以及可以保護(hù)配電變壓器。在使用環(huán)網(wǎng)柜時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：符合開關(guān)加熔斷器組合、限制變壓器的容量、合理的環(huán)網(wǎng)配電接線選擇、妥善操作以及監(jiān)測線路保護(hù)和線路障礙。環(huán)網(wǎng)柜在未來的應(yīng)用一定會越來越重要、越來越廣泛。

環(huán)網(wǎng)柜；中壓配電系統(tǒng)；作用；注意事項(xiàng)；發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的工廠中壓配電系統(tǒng)采用放射式供電的方式，一般采用中置柜作為中壓配電柜式，其開關(guān)設(shè)備以真空斷路器為主。隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市電網(wǎng)的負(fù)荷密度越來越大，對配電網(wǎng)在可靠性上的要求也越來越高，在這種背景下，城市的供電方式正逐步邁向環(huán)網(wǎng)的形式，因此在工廠中壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜不僅順應(yīng)時代發(fā)展，也增加了安全指數(shù)。

1 環(huán)網(wǎng)柜以及配電系統(tǒng)的概念

環(huán)網(wǎng)柜是供電干線形成一個閉合環(huán)形的配電網(wǎng)，通過供電電源向環(huán)形供電，再從干線上一路一路通過高壓開關(guān)向外配電。它的優(yōu)勢在于，每一個配電之路既可以同它的左側(cè)干線取電源，又可以由它的右側(cè)干線取電源。中壓配電系統(tǒng)是配電系統(tǒng)中的一種[1]，配電系統(tǒng)是將電力系統(tǒng)從高（降）壓配電變電站出口到用戶端的一段系統(tǒng)，它是一種多種配電設(shè)備和配電設(shè)施所組成的變化電壓和直接向終端用戶分配電能的一個電力網(wǎng)絡(luò)。一般城市的中壓配電網(wǎng)絡(luò)為10kW，為了提高供電網(wǎng)絡(luò)的整體穩(wěn)定性，相關(guān)部門要求在進(jìn)行城區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)改造的時候要優(yōu)先考慮使用環(huán)網(wǎng)供電的結(jié)構(gòu)，環(huán)網(wǎng)柜不僅增加了穩(wěn)定性，而且還能有效排除供電的故障，具體如圖1所示。

圖1

萬一線路的一側(cè)出現(xiàn)故障或需要進(jìn)行檢修，為了保證不影響供電，可以選擇閉合環(huán)網(wǎng)的開關(guān)繼續(xù)對負(fù)荷進(jìn)行供電，并且在排除故障的過程中，還可以通過線路上安裝的分段開關(guān)對故障線路進(jìn)行精確的定位，極大地提高了對供電故障的檢修效率。

2 如何在工廠中亞配電系統(tǒng)中采用環(huán)網(wǎng)供電的方式

為了便于理解，以下論述均以某家輪胎橡膠廠的實(shí)際操作為例，該工廠在項(xiàng)目設(shè)計的最初階段按照常規(guī)的系統(tǒng)方案進(jìn)行設(shè)計，他們在主廠區(qū)集中放置一兩處10kV的開關(guān)室，并分別設(shè)置了一段10kW的中置式配電柜，然后用10kV的電纜采用放射式的供電方式給14臺10/0.4kV的車間變壓器和3臺10kV的發(fā)動機(jī)供電。考慮到車間面積比較大的實(shí)際情況，為了適應(yīng)設(shè)備的布置要求，業(yè)主在方案布置之初就要求他們要盡量靠近各自的用電負(fù)荷，因此它們在車間內(nèi)分散了14個獨(dú)立的車間變配電所。為了選擇更合理的配電方式，設(shè)計師和業(yè)主詳細(xì)討論了廠內(nèi)10kV的配電方案，對比了技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的雙重考量，最終選擇了采用環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用于廠內(nèi)的10kV配電系統(tǒng)，這也是參考了業(yè)主在國外工廠的布局結(jié)構(gòu)和方案之后得出的結(jié)論。采用環(huán)網(wǎng)供電的方式具有供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，除此之外還具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：①可以節(jié)省大量的低、中壓配電電纜，而在此基礎(chǔ)上還能降低線損；②大大節(jié)省了車間內(nèi)的面積，沒有了10kV開關(guān)室的占地并且每套環(huán)網(wǎng)柜的占地也縮小了；③中壓環(huán)網(wǎng)柜采用熔斷器和負(fù)荷開關(guān)的組合，摒棄了傳統(tǒng)的真空斷路器，節(jié)省資金；④方便日后對廠房的擴(kuò)建改造等工程。

3 環(huán)網(wǎng)柜在工廠中壓配電中的作用

3.1 環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用在工廠臨時配電系統(tǒng)中

還是以上文提到的那家輪胎橡膠廠為例，他們在建設(shè)的過程中因?yàn)檎嫉孛娣e較大，因此在施工過程中的臨時用電分系統(tǒng)布在廠內(nèi)6臺500～630kVA的變壓箱內(nèi)，這種情況下，采取環(huán)網(wǎng)柜的方式就比較合理。在工程所選用的戶外型箱變內(nèi)的10kV側(cè)就是環(huán)網(wǎng)柜，采取10kV臨時架空線就能夠保證供電穩(wěn)定。在項(xiàng)目施工過程中，將一期使用的戶外型變相移動至二期工程的工作區(qū)域內(nèi)，可以將原來的10kV施工用臨時架空線延伸至此，依然可以繼續(xù)采取環(huán)網(wǎng)供電的方式，而這整個過程并不復(fù)雜。當(dāng)然前提是該廠所使用的戶外型箱變環(huán)網(wǎng)柜的防護(hù)等級足夠高，沒有受到外界因素的不利影響，所以在重新投入使用的過程中還是比較順利的。這一案例證明了環(huán)網(wǎng)柜具有維護(hù)方便和靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，環(huán)網(wǎng)柜一般被放置在配電房里，能夠有效杜絕人為因素對其工作產(chǎn)生的干擾，封閉條件下的另一個好處是環(huán)網(wǎng)柜基本不受天氣變動的影響。環(huán)網(wǎng)柜人性化的設(shè)計理念使得柜面能清楚地呈現(xiàn)出多種接線方式，提高操作者的效率。一般來說，環(huán)網(wǎng)柜都安裝可以檢測主回路帶電狀態(tài)的裝置，它可以提示帶電情況，并且可以和電磁鎖結(jié)合實(shí)現(xiàn)關(guān)閉手柄門，這樣的設(shè)計可以有效防止員工誤操作。而隨著科技的發(fā)展，環(huán)網(wǎng)柜越來越重視可擴(kuò)展性，大量緊湊型、模塊化的環(huán)網(wǎng)柜被設(shè)計出來，這樣的環(huán)網(wǎng)柜只要稍作改裝就可以滿足任何配網(wǎng)設(shè)計方案的要求。

3.2 環(huán)網(wǎng)柜可以起到保護(hù)配電變壓器的作用

環(huán)網(wǎng)柜已經(jīng)成為一種被廣泛認(rèn)可的技術(shù)產(chǎn)品，在市場上也能找到很多相似的產(chǎn)品，其中有些環(huán)網(wǎng)柜采用了真空負(fù)荷開關(guān)的設(shè)計方案，它具有三工位的高壓功能，也就是隔離、接地和關(guān)合。配電設(shè)備的合、分負(fù)荷電流是比較常見的操作，但開斷短路電流一般就不會發(fā)生，負(fù)荷開關(guān)加上熔斷器組合的環(huán)網(wǎng)柜一般會使用負(fù)荷開關(guān)來完成經(jīng)常發(fā)生的負(fù)荷電流的分、合操作，并使用高壓限流熔斷器保護(hù)可能因短路而造成損害的設(shè)備。在設(shè)計斷路器時，一般都會假定最惡劣的情況，所以斷路器的結(jié)構(gòu)大多很復(fù)雜，而且其成本十分高昂。環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷是以分級供電的形式呈現(xiàn)，它的繼電保護(hù)定制配合比較困難，并且在保護(hù)裝置需要的配電支流電源內(nèi)增加了一些附屬的設(shè)備已保證安全。負(fù)荷開關(guān)加上熔斷器組合只根據(jù)變壓器的額定電流選擇相應(yīng)的限流熔斷器，提升速斷的功能，還有它的限流作用，能夠快速去除故障并限制短路電流值，這使得它于上級保護(hù)的配合關(guān)系得到很大程度的簡化，最終使變壓器可以得到更可靠、更合理的保護(hù)。

4 環(huán)網(wǎng)柜具體應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

4.1 符合開關(guān)加上熔斷器組合環(huán)網(wǎng)柜的選擇

一般人會覺得放射式的中壓供電方式采取真空斷路器來保護(hù)變壓器會更容易實(shí)現(xiàn)過流、瓦斯、溫度保護(hù)等全方位的保護(hù)，而比較擔(dān)心熔斷器的保護(hù)能力[2]，但事實(shí)卻不一定如此。熔斷器保護(hù)變壓器內(nèi)部不出現(xiàn)故障的效果也許在某些情況下會比斷路器更好，假若發(fā)生短路故障，短路電流會使變壓器內(nèi)部的壓力迅速上升，如果在20ms內(nèi)沒有斷開閉合器就會造成嚴(yán)重后果，但斷路器的作用時間大約需要60ms，但熔斷器在10ms不到的時間里就可以斷開電流。

4.2 限制變壓器的容量

一般的環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計的進(jìn)出單元負(fù)荷開關(guān)都是630A，如果考慮散熱的問題以及可靠性的問題，一般會把負(fù)荷電流限制在500A以內(nèi)，因此當(dāng)供電在10kV時，每個回路所帶的變壓器容量不能大于8600kVA。好在現(xiàn)在的環(huán)網(wǎng)柜母線電流已經(jīng)可以做到足夠大，只要更換更大容量的負(fù)荷開關(guān)就可以增加每條回路可以負(fù)載的電量。

4.3 選擇合理的環(huán)網(wǎng)配電接線形式

在運(yùn)行環(huán)網(wǎng)接線時有開、閉兩種運(yùn)行方式，由于閉環(huán)運(yùn)行要求配電系統(tǒng)具備較高的動、熱穩(wěn)定性，使得線路的繼電保護(hù)比較復(fù)雜，如果環(huán)路中的任何一段線路發(fā)生短路故障都會使環(huán)路的兩個線端上一級保護(hù)裝置同時跳閘繼而引發(fā)整個環(huán)路的端電，所以在實(shí)際操作中還是較多地采用了開環(huán)運(yùn)行的方式。

4.4 妥善操作環(huán)網(wǎng)柜

環(huán)網(wǎng)柜在大多數(shù)情況下都是采用手動彈簧儲能的操作方式，如果采用手動彈簧進(jìn)行儲能操作的話，一定要設(shè)置好繼電保護(hù)和信號要求功能，要按照要求提供直流或交流的二次電源，所以采用交流彈簧儲能的操作方式。

4.5 監(jiān)測線路保護(hù)和線路障礙

環(huán)網(wǎng)柜上的自供電型綜合繼保裝置可以實(shí)現(xiàn)對變壓器的保護(hù)，它的優(yōu)點(diǎn)在于不用再另外設(shè)置輔助電源即而是直接采用環(huán)網(wǎng)柜本身的電流互感器即可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)。這種設(shè)計方式可以直接作用于跳閘脫扣的線圈，實(shí)現(xiàn)相間短路和過流保護(hù)以及接地故障等保護(hù)。

5 結(jié)語

雖然環(huán)網(wǎng)柜是近幾年才出現(xiàn)的配電系統(tǒng)，但隨著工業(yè)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速發(fā)展，環(huán)網(wǎng)柜在未來會有更多的用武之地。以配電的角度來看，在要求能提供更加穩(wěn)定的電源而不需要頻繁操作的情況下，采用環(huán)網(wǎng)柜是最好的選擇。

[1]高靜芳，李月紅，支智勇，等.10kV環(huán)網(wǎng)柜在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014（17）：648.

[2]胡新洪.配電系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2014（10）：68～69.

TM727.3

A

1004-7344（2016）11-0067-02

2016-3-28

黃福（1983-），男，本科，主要從事高壓配電運(yùn)行工作。