DQZHAN訊：【收藏】10kV配電環(huán)網(wǎng)柜基礎(chǔ)知識
1、環(huán)網(wǎng)柜概述
1.1什么叫環(huán)網(wǎng)柜
環(huán)網(wǎng)柜是一組高壓開關(guān)設(shè)備裝在鋼板金屬柜體內(nèi)或做成拼裝間隔式環(huán)網(wǎng)供電單元的電氣設(shè)備，其核心部分采用負荷開關(guān)和熔斷器，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、可提高供電參數(shù)和性能以及供電**等優(yōu)點。
實際上，如果柜型按照開關(guān)設(shè)備分類，有負荷開關(guān)柜、斷路器柜、GIS等，并無環(huán)網(wǎng)柜。環(huán)網(wǎng)柜是一個約定俗成的叫法，原指的是負荷開關(guān)柜用于環(huán)網(wǎng)式供電，現(xiàn)在經(jīng)常被人當作負荷開關(guān)柜的代名詞，而不管是否被用于環(huán)網(wǎng)式供電，如有些線路要合環(huán)運行（俗稱手拉手），或有可能進行負荷割接（將一條線上的負荷切換到另一條線上）實現(xiàn)這些功能的配電柜就叫環(huán)網(wǎng)柜。故環(huán)網(wǎng)柜是一種能實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電的開關(guān)設(shè)備，常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故俗稱環(huán)網(wǎng)柜，也稱“戶外箱式環(huán)網(wǎng)柜”、“開閉器”。
負荷開關(guān)柜可以用于環(huán)網(wǎng)式供電、中壓分界室派接、中壓末端變電室供電，各地區(qū)供電部門對允許使用負荷開關(guān)加熔斷器保護的變壓器的規(guī)格要求不一，象北京一般要求變壓器容量不大于1000KVA，深圳地區(qū)可能是1600KVA。負荷開關(guān)柜構(gòu)造簡單，成本較低，體積較小，多數(shù)可以靠墻安裝，一般只有熔斷器保護而無繼電保護。負荷開關(guān)柜主母線載流量一般小于等于630A，負荷開關(guān)額定開斷電流一般小于等于630A（少數(shù)達到1700A），變壓器柜（出線柜）額定電流（熔斷器）一般不大于125A，**負荷開關(guān)的轉(zhuǎn)移電流可以達到2800A。部分負荷開關(guān)柜可以安裝專用真空斷路器、SF6斷路器或采用壓氣等滅弧方式，短路分斷能力接近或達到開關(guān)柜水平。
環(huán)網(wǎng)柜用于分合負荷電流，開斷短路電流及變壓器空載電流，一定距離架空線路、電纜線路的充電電流，起控制和保護作用，是環(huán)網(wǎng)供電和終端供電的重要開關(guān)設(shè)備。
1.2分類
環(huán)網(wǎng)柜根據(jù)氣箱結(jié)構(gòu)分為共箱式與單元式；根據(jù)整體結(jié)構(gòu)分為美式與歐式；根據(jù)絕緣材料分為固體絕緣式、空氣絕緣式與SF6氣體絕緣式；根據(jù)戶內(nèi)外分戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)和戶外環(huán)網(wǎng)。
1.2.1美式環(huán)網(wǎng)柜
戶外設(shè)計，體積小、免維護。
堅固的內(nèi)殼體和外殼體，抗外力和防爆能力強，外殼采用不銹鋼或綠色箱體。
進出線電纜，通過全封閉預(yù)鑄式電纜連接件，安裝簡單，連接可靠。電纜附件采用美式歐式均可。
美式傳統(tǒng)共箱式設(shè)計，多路進出線在一個箱體中，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高。
開關(guān)組合方式靈活。
美式環(huán)網(wǎng)柜
1.2.2歐式環(huán)網(wǎng)柜
1.2.2.1共箱式歐式環(huán)網(wǎng)柜
環(huán)網(wǎng)柜的殼體由獨立的功能小室組成，主母線、負荷開關(guān)、組合電器單元都獨立成室；環(huán)網(wǎng)柜的充氣隔室用3.0mm不銹鋼板用氬弧焊焊接而成。負荷開關(guān)及母線連接均密封在SF6氣體里。組合自由，擴展方便。
1.2.2.2氣包式歐式環(huán)網(wǎng)柜
獨特的開關(guān)設(shè)計，使用不銹鋼制成的負；荷開關(guān)殼體將柜體分為不同的小室。組合自由，擴展方便。負荷開關(guān)密封在SF6氣體里。殼體使用不銹鋼經(jīng)冷鍛壓工藝加工而成，保證了產(chǎn)品的高質(zhì)量。
歐式環(huán)網(wǎng)柜
1.3基本組成
環(huán)網(wǎng)柜由一般由開關(guān)室、熔斷器室、操動機構(gòu)室和電纜室（底架）四部分組成。
開關(guān)室由密封在金屬殼體內(nèi)的各個功能回路（包括接地開關(guān)和負荷開關(guān)）及其回路間的母線等組成。殼體由3㎜冷軋鋼板（或不繡鋼板）焊接而成。每一個功能回路包括一臺負荷開關(guān)和接地開關(guān)。負荷開關(guān)是由垂直運動的動觸頭系統(tǒng)和位于下端的靜觸頭組成，開關(guān)合閘時，動觸頭向下運動，負荷開關(guān)接通。接地開關(guān)由動觸刀和靜觸刀組成，在彈簧運動過程中，接地開關(guān)快速接通。開關(guān)室上部和后部開有4個長方形裝配工藝孔，環(huán)網(wǎng)柜的正面裝有觀察窗，可看到接地開關(guān)的“分”、“合”位置。在環(huán)網(wǎng)柜的后部裝有防爆裝置。
負荷開關(guān)采用壓氣內(nèi)吹式結(jié)構(gòu)，滅弧能力強，且不影響相間及對地絕緣，動、靜觸頭均帶有弧觸頭，大大提高了開斷次數(shù)。
熔斷器與負荷開關(guān)室構(gòu)成變壓器保護回路，高壓限流熔斷器裝于環(huán)氧澆注的絕緣殼體內(nèi)，熔斷器熔斷后，彈出撞針，負荷開關(guān)分閘。
操動機構(gòu)室位于環(huán)網(wǎng)柜正面，在每個功能回路中，負荷開關(guān)配有人力（或電動）儲能彈簧操動機構(gòu)，接地開關(guān)配有人力儲能彈簧操動機構(gòu)，面板上有分別用于負荷開關(guān)合閘操作和手動分閘旋轉(zhuǎn)鈕及接地開關(guān)的分、合閘操作孔，負荷開關(guān)分、合閘位置指示燈和電動分、合閘按鈕，并設(shè)有模擬線、開關(guān)狀態(tài)顯示牌及加鎖位置，負荷開關(guān)和接地開關(guān)的操作具有聯(lián)鎖裝置，以防止誤操作。
1.4型號意義
環(huán)網(wǎng)柜的型號應(yīng)定義為：
XGW/N-12（F或F˙R）/630-20
其中：
X——箱式
G——固定式
W——戶外
N——戶內(nèi)
F——主開關(guān)配負荷開關(guān)
F˙R——主開關(guān)配負荷開關(guān)—熔斷器組合
有的企業(yè)在*前面增加“H”，表明“環(huán)網(wǎng)”的意思。
1.5主要技術(shù)參數(shù)
2、工作原理及結(jié)構(gòu)
2.1工作原理及特點
環(huán)網(wǎng)
環(huán)網(wǎng)是指環(huán)形配電網(wǎng)，即供電干線形成一個閉合的環(huán)形，供電電源向這個環(huán)形干線供電，從干線上再一路一路地通過高壓開關(guān)向外配電。這樣的好處是，每一個配電支路既可以從它的左側(cè)干線取電源，又可以從它右側(cè)干線取電源。當左側(cè)干線出了故障，它就從右側(cè)干線繼續(xù)得到供電，而當右側(cè)干線出了故障，它就從左側(cè)干線繼續(xù)得到供電，這樣一來，盡管總電源是單路供電的，但從每一個配電支路來說卻得到類似于雙路供電的實惠，從而提高了供電的可靠性。
所謂“環(huán)網(wǎng)柜”就是每個配電支路設(shè)一臺開關(guān)柜（出線開關(guān)柜），這臺開關(guān)柜的母線同時就是環(huán)形干線的一部分。就是說，環(huán)形干線是由每臺出線柜的母線連接起來共同組成的。每臺出線柜就叫“環(huán)網(wǎng)柜”。實際上單獨拿出一臺環(huán)網(wǎng)柜是看不出“環(huán)網(wǎng)”的含義的。
這些環(huán)網(wǎng)柜的額定電流都不大，因而環(huán)網(wǎng)柜的高壓開關(guān)一般不采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的斷路器而采取結(jié)構(gòu)簡單的帶高壓熔斷器的高壓負荷開關(guān)。也就是說，環(huán)網(wǎng)柜中的高壓開關(guān)一般是負荷開關(guān)。環(huán)網(wǎng)柜用負荷開關(guān)操作正常電流，而用熔斷器切除短路電流，這兩者結(jié)合起來取代了斷路器。當然這只能局限在一定容量內(nèi)。
這樣的開關(guān)柜也完全可以用到非環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的配電系統(tǒng)中，于是隨著這種開關(guān)柜的廣泛應(yīng)用，“環(huán)網(wǎng)柜”就跳出了環(huán)網(wǎng)配電的范疇而泛指以負荷開關(guān)為主開關(guān)的高壓開關(guān)柜了。
環(huán)網(wǎng)柜一般由三個間隔組成，即2個環(huán)纜進出間隔和一個變壓器回路間隔。SF6負荷開關(guān)是近年來不少用戶體會到的一種優(yōu)良負荷開關(guān)，除電壽命長，開斷力強等與真空負荷開關(guān)有共同的優(yōu)點外，其突出優(yōu)點是容易實現(xiàn)三工作位(接通、斷開和接地)，小電流(電感、電容)開斷，抗嚴酷環(huán)境條件能力強。適宜在城鄉(xiāng)中壓配電網(wǎng)推廣應(yīng)用。負荷開關(guān)是帶有簡單滅弧裝置的一種開關(guān)電器，使用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的負荷開關(guān)稱為SF6負荷開關(guān)，它可以作為關(guān)合和開斷負荷電流及過載電流用，亦可以作為關(guān)合和開斷空載線路、空載變壓器及電容器組等，凡具有接通、斷開和接地功能的三工作位負荷開關(guān)，都有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜的特點。只是負荷開關(guān)不能斷開短路電流。SF6負荷開關(guān)+熔斷器組合電器是由SF6負荷開關(guān)來承擔過載電流(此過載電流對SF6負荷開關(guān)來說仍在負荷開關(guān)額定開斷電流的范圍以內(nèi))和正常工作電流的關(guān)合和開斷，并且還要求承擔"轉(zhuǎn)移電流"的開斷。而變壓器高壓側(cè)的短路保護和過載保護由高壓限流熔斷器來承擔。這時一組SF6負荷開關(guān)及三個帶觸發(fā)器的熔斷器，只要任何一個觸發(fā)器動作，其聯(lián)動機構(gòu)會使負荷開關(guān)三相同時自動分閘。兩者有機的結(jié)合起來，就可滿足配電系統(tǒng)各種正常和故障下運行操作保護的要求。
環(huán)網(wǎng)柜可分為戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)和戶外環(huán)網(wǎng)，戶內(nèi)環(huán)網(wǎng)一般用于高壓側(cè)的配電，由進線柜、計量柜、PT柜、變壓器出線柜組成，對于用電要求較高的用戶，進線必須采用雙電源切換柜。戶外環(huán)網(wǎng)一般用于城市電網(wǎng)，采用共箱式的SF6環(huán)網(wǎng)柜，這種柜型*大的特點是防護等級高，可以做到IP67，適合用于戶外，并且能短時間浸水。
環(huán)網(wǎng)供電的方案一般采用一路環(huán)進，一路環(huán)出，兩到三回做做出線回路，即形成手拉手的環(huán)網(wǎng)供電模式。為保證供電的可靠性，連續(xù)性，采用兩個進線供電，這就形成了一個環(huán).采用SF6負荷開關(guān)，3工位(合閘，分閘，接地)，分線路，變壓器。單獨一個柜子構(gòu)不成環(huán)網(wǎng)只有是三個柜子兩進一出加上電源就構(gòu)成一個環(huán)。這可是*基本的環(huán)網(wǎng)供電了。
為提高供電可靠性，使用戶可以從兩個方向獲得電源，通常將供電網(wǎng)連接成環(huán)形。這種供電方式簡稱為環(huán)網(wǎng)供電。在工礦企業(yè)、住宅小區(qū)、港口和高層建筑等交流10KV配電系統(tǒng)中，因負載容不大，其高壓回路通常采用負荷開關(guān)或真空接觸器控制，并配有高壓熔斷器保護。該系統(tǒng)通常采用環(huán)形網(wǎng)供電，所使用高壓開關(guān)柜一般習(xí)慣上稱為環(huán)網(wǎng)柜。環(huán)網(wǎng)柜除了向本配電所供電外，其高壓母線還要通過環(huán)形供電網(wǎng)的穿越電流（即經(jīng)本配電所母線向相鄰配電所供電的電流）因此環(huán)網(wǎng)柜的高壓母線截面要根據(jù)本配電所的負荷電流于環(huán)網(wǎng)穿越電，流之和選擇，以保證運行中高壓母線不過負荷運行。目前環(huán)形柜產(chǎn)品種類很多，如HK-10、MKH-10、8DH-10、XGN-15和SM6系列。
環(huán)網(wǎng)柜安裝簡單，箱體占地面積少，可方便的安放在街道兩側(cè)、居民小區(qū)、城市綠化帶中，因而廣泛應(yīng)用于工業(yè)園區(qū)、街道、居民區(qū)、繁華商業(yè)中心等作為接受和分配電能之用。
戶外環(huán)網(wǎng)柜一般采用真空開關(guān)作為開斷裝置，SF6氣體共箱式絕緣，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，外形美觀，可與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)配合。由于采用了全密封、全絕緣理念，RVAC環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)所有開關(guān)部分，含所有高壓帶電體及機構(gòu)部分完全密封于主箱體內(nèi)，不受凝露及外界污穢環(huán)境影響；主箱體防護等級可達IP67，配備庫柏防水型可觸摸電纜頭，能有效防御雨水多發(fā)區(qū)的偶發(fā)性洪水侵害。
戶外環(huán)網(wǎng)柜
2.2結(jié)構(gòu)
2.2.1組成
柜體組成
開關(guān)柜結(jié)構(gòu)
2.2.2開關(guān)分類
1）負荷開關(guān)
負荷開關(guān)具有一定的帶載分斷能力，也就是說在輕載時是可以帶電拉閘的，但不可頻繁操作，一般的負荷開關(guān)都帶熔斷器，且其滅弧能力強于隔離開關(guān)。
2）隔離開關(guān)
當斷路器斷開電路后，由于隔離開關(guān)的斷開，使有電與無電部分能得到明顯的隔離，起輔助開關(guān)的作用。
由于斷路器觸頭位置的外部指示器既缺乏直觀，又在有些情況下不能保證它的指示與觸頭的位置相一致，所以用隔離開關(guān)把有電與無電部分明顯的隔開是必要的。
此外，隔離開關(guān)具有一定的自然滅弧能力，常用在電壓互感器和避雷器等電流很小的設(shè)備投入和斷開上，以及一個斷路器與幾個設(shè)備的連接處，使斷路器經(jīng)過隔離開關(guān)的倒換更為靈活方便。
3）斷路器
能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件下的電流的開關(guān)裝置。
4）接地開關(guān)
主要用于設(shè)備的檢修，為了防止檢修過程中突然來電，因此必須將檢修設(shè)備的兩端都接地。
高壓配電柜的接地開關(guān)，一般為輸出負荷側(cè)接地，當我們檢修高壓配電柜負荷側(cè)時（如：緊固螺栓、拆裝電纜等），就要分斷開關(guān)，同時合上配電柜的接地開關(guān)，這樣可以防止突然來電引起觸電事故，另外可以放盡剩余電荷，有利于檢修**。
2.2.3開關(guān)類型
▲負荷開關(guān)柜
負荷開關(guān)熔斷器組合電器柜
斷路器柜
計量/電壓互感器柜
2.2.4操作**性
2.2.5間隔
開關(guān)間隔（開關(guān)或隔離開關(guān)）
母線間隔
接線間隔（斷路器）
操作結(jié)構(gòu)間隔
控制與保護間隔
2.2.6SF6負荷開關(guān)
SF6負荷開關(guān)
2.2.7SF6斷路器
SF6斷路器
2.2.8連鎖結(jié)構(gòu)
連鎖機構(gòu)
2.2.9微機保護及顯示器
微機保護
帶電顯示器
故障顯示器
溫濕度控制器
3、環(huán)網(wǎng)柜功能
3.1功能單元
進出線柜
保護柜
測量柜
專用柜
3.2配電自動化
自動化圖
10KV系統(tǒng)的配網(wǎng)的監(jiān)視\控制的自動化管理,優(yōu)化城區(qū)配網(wǎng)結(jié)構(gòu),合理高效用電管理,事故的及時預(yù)和故障的及時處理.
環(huán)網(wǎng)柜及其DTU終端是配電自動化的基本單元，是構(gòu)成整個配電自動化系統(tǒng)的重要組成部分。
3.2.1配電自動化功能
自動化柜
1）實時監(jiān)測運行工況
遠方監(jiān)視和控制電環(huán)網(wǎng)柜。
遠程監(jiān)測線路的負荷，實時掌握各支線、分段線路的負荷情況，及時發(fā)現(xiàn)重超載線路，提升電網(wǎng)規(guī)劃的精益化水平。
2）遙控功能使用
減輕班組現(xiàn)場倒閘操作工作量，減少倒閘操作時間，操作時間由原來2.5小時將為0.5小時。
對熱備用的線路聯(lián)絡(luò)開關(guān)的操作實現(xiàn)了負荷的快速轉(zhuǎn)供，實現(xiàn)了配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)運行方式快速、靈活調(diào)整。
3）FA功能
線路故障引起跳閘后，主站根據(jù)終端遙測信號判斷故障區(qū)域并自動隔離故障。
故障查找時間由大約2小時縮短至2分鐘左右。
供電可靠性由原來99.96%提升至99.997%。
3.2.2配電自動化功能實例
示例
4、操作維護
4.1運輸及貯存
運輸
開箱檢查
貯存
4.2安裝及試驗
環(huán)網(wǎng)柜配電方案
4.2.1環(huán)網(wǎng)柜資料
a.安裝使用說明書；
b.所選用的主要電器元件的說明書；
c.產(chǎn)品合格證；
d.產(chǎn)品出廠試驗記錄；
e.裝箱單；
f.環(huán)網(wǎng)柜排列圖、二次接線圖。
4.2.2安裝與調(diào)整
安裝與調(diào)試
地面基礎(chǔ)施工應(yīng)符合“電力建設(shè)施工及驗收技術(shù)規(guī)范”中的柜與槽鋼連接的規(guī)定。
安裝時按環(huán)網(wǎng)柜先后順序排列在地基的槽鋼上，將柜體靠緊，并用螺栓固定旋緊，柜面應(yīng)排列整齊，柜頂與屋頂?shù)木嚯x應(yīng)大于600mm。
環(huán)網(wǎng)柜底部設(shè)有電纜接線端子，將三芯電纜或單芯電纜壓接上接線端子，并與環(huán)網(wǎng)柜的接線端子連接后用螺栓擰緊。
各柜的母線室內(nèi)裝上主母線，并用螺栓固定旋緊，在固定的搭接面上需經(jīng)表面搪錫處理。
環(huán)網(wǎng)柜的主接地與配電室的接地線連接，該連接應(yīng)能承受短路引起的熱機械應(yīng)力，能保證接地回路的連續(xù)性。
安裝完畢后，將開關(guān)元件及防誤操作機構(gòu)進行5次分、合閘，如未發(fā)生異?，F(xiàn)象，則認為開關(guān)機械操作正常。
4.2.3試驗
試驗
外觀檢查；主回路電阻測量；機械操作和機械特性測量試驗；絕緣電阻試驗；主回路1min工頻電壓試驗；保護裝置試驗；“三遙”檢測（自動化環(huán)網(wǎng)柜）；互感器試驗；蓄電池試驗。
4.2.4維護
維護
1.環(huán)網(wǎng)柜在下列情況下進行檢查：
1)滿負荷操作100次后，應(yīng)對負荷開關(guān)的主回路電阻及絕緣水平進行檢查，并視情況可送制造廠大修；
2)無負荷操作10000次后，應(yīng)對負荷開關(guān)的機構(gòu)特性和機械操作進行檢查。
2.定期記錄SF6氣體壓力表指示數(shù)據(jù)，并根據(jù)SF6氣體狀態(tài)曲線，視情況及時補氣，正常情況下不補氣時間為15年。
3.定期檢查環(huán)網(wǎng)柜是否有不正常情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)請及時采取措施。
4.運行人員應(yīng)熟悉環(huán)網(wǎng)柜的所有部分，包括結(jié)構(gòu)性能及安裝等。
4.2.5使用與故障處理
4.2.5.1送電前檢查
應(yīng)**檢查環(huán)網(wǎng)柜的所有元件的電氣性能、絕緣水平、接線正確性及防誤操作的可靠性，檢查后認為完好，接通電源，觀察指示儀表的工作情況，若正常，可投入運行。
4.2.5.2正常運行時
負荷開關(guān)應(yīng)在合閘位置，接地開關(guān)處于分閘位置，前門板處于閉合狀態(tài)。
4.2.5.3電纜故障時
應(yīng)先分閘該柜內(nèi)的負荷開關(guān)，此時，可打開前門板入內(nèi)檢修。上部主母線處于帶電狀態(tài)，熔斷器若需更換，仍按上述操作順序進行。
