環(huán)網(wǎng)柜在配電網(wǎng)中的應用

車日全

（廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名茂港供電局，廣東 茂名 525000）

0 引 言

當前，城市配電網(wǎng)發(fā)展速度較快，多采用環(huán)網(wǎng)供電模式，其占有比例越來越大。環(huán)網(wǎng)柜屬于環(huán)網(wǎng)供電主要設備，越來越受到重視。做好環(huán)網(wǎng)柜在配電網(wǎng)中的應用分析，對提高環(huán)網(wǎng)柜應用有效性的提高至關重要。當前的智能化電網(wǎng)工程建設中應用了大量的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，具有良好的絕緣性能，屬于智能電網(wǎng)建設的重要設備，顯著提升了配電網(wǎng)供配電工作的安全性和可靠性。所以，本文重點研究配電網(wǎng)建設期間的環(huán)網(wǎng)柜應用。

1 環(huán)網(wǎng)柜的種類和性質

環(huán)網(wǎng)柜的分類主要以其使用負荷開關類型為主。根據(jù)負荷開關命名，負荷開關屬于開關電器的一種，介于隔離開關與斷路器之間，滅弧裝置簡單，能夠實現(xiàn)對過載電流和額定負荷電流的切換，但是無法切斷短路電流。環(huán)網(wǎng)柜的開關結構與隔離開關比較，具有顯著的應用優(yōu)勢。在負荷開關方面，可知設計的有滅弧裝置，大大提高了供電可靠性，且環(huán)網(wǎng)柜有著結構非常簡單的斷路器。具體使用環(huán)網(wǎng)柜時可以串聯(lián)熔斷器（高壓）、負荷開關，以發(fā)揮斷路器的作用，價格低廉。過載電流和短路電流使用熔斷器切斷，負荷電流使用負荷開關切斷，能夠很大程度上降低配電裝置成本，便于操作維護。環(huán)網(wǎng)柜的性能很大程度上受負荷開關性能因素影響，環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展相當于負荷開關的發(fā)展。下面主要介紹環(huán)網(wǎng)柜的幾個不同種類。

1.1 產(chǎn)氣式環(huán)網(wǎng)柜

產(chǎn)氣式環(huán)網(wǎng)柜主要應用在20世紀八九十年代，其負荷開關中滅弧元件為固體產(chǎn)氣材料，如有機玻璃，在電流電弧作用下，固體產(chǎn)氣材料分解出氣體，熄滅電弧。隨著產(chǎn)氣式負荷開關分合電流的增大，電弧明顯升高，分解出更多的氣體，滅弧效果顯著。產(chǎn)氣式分合開關在實際應用中能夠分合較大電流，在小電流分合方面的能力不佳。另外，固體產(chǎn)氣材料使用過程中會持續(xù)消耗，難以確定具體的耗盡時間。

1.2 壓氣式環(huán)網(wǎng)柜

該類型環(huán)網(wǎng)柜的開關屬于壓氣式負荷開關，使用時可以借助壓縮空氣、壓氣活塞運行活動進行工作，實現(xiàn)吹弧、氣缸空氣壓縮的目的，進而在電弧拉長處理后可以讓電弧熄滅于電流低點。

1.3 真空環(huán)網(wǎng)柜

當前，我國真空環(huán)網(wǎng)柜技術指標相對較高，但是尚未實現(xiàn)廣泛使用。這主要與以下兩個方面因素有關：一方面是操作機構方面問題，真空開關操作機構復雜，如果使用質量性能較差的原材料和應用落后的生產(chǎn)工藝，會導致生產(chǎn)的設備質量無法達到相應標準；另一方面，運行維護難度非常大，如對真空環(huán)網(wǎng)柜的真空度運行維護檢測技術還尚未攻克。

1.4 SF6環(huán)網(wǎng)柜

實際應用中，SF6環(huán)網(wǎng)柜性能優(yōu)良，運行安全可靠，不需要充氣和維護，應用廣泛，如施耐德RM6、西門子8DJ20等，如圖1所示。但是，在實際應用中還存在一些問題。第一，組合不夠靈活，只能從廠家提供的方案中進行選擇，很難滿足用戶的不同需要；第二，電房設備無法實現(xiàn)擴展；第三，電纜頭等專用配件成本較高；第四，對安裝要求嚴格，如果安全技術水平不足，很難取得理想的應用效果。

全充氣環(huán)網(wǎng)柜組合不夠靈活，半充氣SF6環(huán)網(wǎng)柜在配單網(wǎng)中有廣泛應用。半充氣環(huán)網(wǎng)柜有單元獨立氣包，擴展和更換較為方便。隨著國內生產(chǎn)廠家在SF6負荷關鍵技術方面逐漸掌握，很多國產(chǎn)SF6環(huán)網(wǎng)柜質量和數(shù)量明顯改善。但是，當前10 kV、20 kV SF6環(huán)網(wǎng)柜市場，還以ABB、施耐德等為主。

圖1 SF6環(huán)網(wǎng)柜

2 SF6環(huán)網(wǎng)柜在實際應用中存在的問題

2.1 SF6氣體微水含量問題

不管是國產(chǎn)SF6環(huán)網(wǎng)柜，還是進口SF6環(huán)網(wǎng)柜，都很少有微水含量試驗方面的報告。供電公司屬于設備運行單位，不具備微水含量測量條件。SF6環(huán)網(wǎng)柜氣包中氣體相對較少，微水試驗選擇DP19，幾乎會放空氣包中的氣體。SF6環(huán)網(wǎng)柜中，氣體水分含量對SF6環(huán)網(wǎng)柜滅弧性能和設備操作安全性有影響。SF6環(huán)網(wǎng)柜運行時間過長，滅弧性的判斷存在較大難度。

2.2 SF6泄露問題

SF6環(huán)網(wǎng)柜如果密封不嚴，非常容易出現(xiàn)氣體泄露。當前，使用的半充氣環(huán)網(wǎng)柜很多都沒有SF6壓力指示，結合其實際運行情況，雖然進口設備的密封性能較好，但是在運行過程中也會有漏氣情況出現(xiàn)[1]。沒有相應氣體監(jiān)視裝置，用戶很難及時發(fā)現(xiàn)漏氣情況，事故隱患較大，尤其在環(huán)網(wǎng)柜零表壓下性能等方面。另外，這些產(chǎn)品多為手動機構，運行人員與設備面對面操作，有事故情況出現(xiàn)時，往往會產(chǎn)生十分嚴重的后果。

2.3 機構問題

配電主變保護多選擇負荷開關加熔斷器組合柜型，負荷電流利用負荷開關切斷，短路和過載電流使用熔斷器切斷。當前所使用的全充氣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品中，經(jīng)常會出現(xiàn)熔斷器熔斷等情況，故障變壓器無法失電，變壓器故障容易擴大，產(chǎn)生嚴重損失和影響。事故原因多為操作機構拉線行程過大。針對這類缺陷，可以通過調節(jié)螺母松緊度方式處理。設備投入運行前，還需要進行主變單元熔斷器模擬試驗。

2.4 均壓罩材質問題

半充氣環(huán)網(wǎng)柜中針對電纜頭聯(lián)接處距離不夠問題，一般使用均壓罩解決。但是，鋁質均壓罩在實際應用中非常容易受到外界環(huán)境如潮濕等因素影響，雖然安裝有防止凝露加熱器，但是很難在潮濕地區(qū)取得理想應用效果[2]。尤其是20 kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，存在著非常嚴重的均壓罩銹蝕問題。經(jīng)過檢查，該問題沒有及時解決，銹蝕后生成的銹蝕物呈粉末狀，會導致壓罩表面電場分布不均勻，無法起到均壓效果。另外，隨著均壓罩間距變小和氣溫的巨大差異變化，對氣包底部進行詳細的觀察研究可知，生成有較多的凝露。這些凝露后續(xù)經(jīng)過運動會直接向壓罩部位回流，繼而位于底部的環(huán)氧材料會受到液體浸入發(fā)生電腐蝕、放電等問題。一旦發(fā)生放電，則會在壓罩間、氣包底部位置產(chǎn)生放電通道，致使表面發(fā)生絕緣擊穿。

3 SF6環(huán)網(wǎng)柜選型

SF6環(huán)網(wǎng)柜的選型需要注意以下幾方面問題。第一，選擇可擴展環(huán)網(wǎng)柜，安裝簡單，容易擴展，屬于SF6環(huán)網(wǎng)柜的一個主要應用方向[3]；第二，就維護角度而言，在SF6負荷開關上安裝專門的監(jiān)測SF6壓力裝置；第三，結合配電場所條件，可以選擇凝露試驗產(chǎn)品，使用全充氣型環(huán)網(wǎng)柜，且在終端型設備方面不考慮小環(huán)網(wǎng)室，最大限度降低凝露在設備方面的影響，以滿足配電網(wǎng)運行的實際需要。

4 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜

現(xiàn)階段，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在智能化配電網(wǎng)建設中具有非常高的應用價值，可以替代SF6環(huán)網(wǎng)柜進行電力系統(tǒng)運行工作[4]。此種環(huán)網(wǎng)柜安裝應用期間，對周邊環(huán)境的不良影響較小，具有非常理想的應用安全性和可靠性。基于此種環(huán)網(wǎng)柜的配電網(wǎng)，發(fā)生運行故障、異常的風險較小。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的組成部分有分支母線、隔離與接地開關、主母線以及滅弧室（真空）等。將上述內容進行單一、組合處理后，再進行外部的包裹封裝處理（常用的封裝絕緣材料為環(huán)氧樹脂），最后再將封裝材料置于密封絕緣且涂抹有屏蔽層（導電、半導電）模塊中，即可接地利用。該環(huán)網(wǎng)柜具有環(huán)保、無需維護、結構緊湊、性價比高等優(yōu)勢，但是由于制造工藝復雜、造價高等缺陷，當前未在我國全面普及，需要科研人員對這兩方面問題加強研究，提高固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的利用率。

5 結 論

SF6環(huán)網(wǎng)柜在配電網(wǎng)中有著非常廣泛的應用，但是在實際應用中存在有SF6氣體微水含量、SF6泄露、機構、均壓罩材質等方面的問題，必須結合SF6環(huán)網(wǎng)柜應用實際情況，做好SF6環(huán)網(wǎng)柜的選型，降低SF6環(huán)網(wǎng)柜實際運行中受到的影響，更好地滿足配電網(wǎng)運行實際需要，最大限度發(fā)揮其應用價值，促進我國社會經(jīng)濟的發(fā)展進步。