DQZHAN訊：【收藏】10kV配電環(huán)網(wǎng)柜基礎知識
1、環(huán)網(wǎng)柜概述
1.1什么叫環(huán)網(wǎng)柜
環(huán)網(wǎng)柜是一組高壓開關設備裝在鋼板金屬柜體內(nèi)或做成拼裝間隔式環(huán)網(wǎng)供電單元的電氣設備，其核心部分采用負荷開關和熔斷器，具有結構簡單、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，如果柜型按照開關設備分類，有負荷開關柜、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，原指的是負荷開關柜用于環(huán)網(wǎng)式供電，現(xiàn)在經(jīng)常被人當作負荷開關柜的代名詞，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)供電的開關設備，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。負荷開關柜構造簡單，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。負荷開關柜主母線載流量一般小于等于630A，負荷開關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，**負荷開關的轉(zhuǎn)移電流可以達到2800A。部分負荷開關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設備。
1.2分類
環(huán)網(wǎng)柜根據(jù)氣箱結構分為共箱式與單元式；根據(jù)整體結構分為美式與歐式；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)共箱式設計，多路進出線在一個箱體中，結構緊湊，可靠性高。
開關組合方式靈活。
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、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
獨特的開關設計，使用不銹鋼制成的負；荷開關殼體將柜體分為不同的小室。組合自由，擴展方便。負荷開關密封在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)柜由一般由開關室、熔斷器室、操動機構室和電纜室（底架）四部分組成。
開關室由密封在金屬殼體內(nèi)的各個功能回路（包括接地開關和負荷開關）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和接地開關。負荷開關是由垂直運動的動觸頭系統(tǒng)和位于下端的靜觸頭組成，開關合閘時，動觸頭向下運動，負荷開關接通。接地開關由動觸刀和靜觸刀組成，在彈簧運動過程中，接地開關快速接通。開關室上部和后部開有4個長方形裝配工藝孔，環(huán)網(wǎng)柜的正面裝有觀察窗，可看到接地開關的“分”、“合”位置。在環(huán)網(wǎng)柜的后部裝有防爆裝置。
負荷開關采用壓氣內(nèi)吹式結構，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)。
熔斷器與負荷開關室構成變壓器保護回路，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，負荷開關分閘。
操動機構室位于環(huán)網(wǎng)柜正面，在每個功能回路中，負荷開關配有人力（或電動）儲能彈簧操動機構，接地開關配有人力儲能彈簧操動機構，面板上有分別用于負荷開關合閘操作和手動分閘旋轉(zhuǎn)鈕及接地開關的分、合閘操作孔，負荷開關分、合閘位置指示燈和電動分、合閘按鈕，并設有模擬線、開關狀態(tài)顯示牌及加鎖位置，負荷開關和接地開關的操作具有聯(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——主開關配負荷開關
F˙R——主開關配負荷開關—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主要技術參數(shù)
2、工作原理及結構
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一臺開關柜（出線開關柜），這臺開關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)柜的高壓開關一般不采用結構復雜的斷路器而采取結構簡單的帶高壓熔斷器的高壓負荷開關。也就是說，環(huán)網(wǎng)柜中的高壓開關一般是負荷開關。環(huán)網(wǎng)柜用負荷開關操作正常電流，而用熔斷器切除短路電流，這兩者結合起來取代了斷路器。當然這只能局限在一定容量內(nèi)。
這樣的開關柜也完全可以用到非環(huán)網(wǎng)結構的配電系統(tǒng)中，于是隨著這種開關柜的廣泛應用，“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為主開關的高壓開關柜了。
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負荷開關是近年來不少用戶體會到的一種優(yōu)良負荷開關，除電壽命長，開斷力強等與真空負荷開關有共同的優(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)推廣應用。負荷開關是帶有簡單滅弧裝置的一種開關電器，使用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的負荷開關稱為SF6負荷開關，它可以作為關合和開斷負荷電流及過載電流用，亦可以作為關合和開斷空載線路、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，都有結構簡單、價格便宜的特點。只是負荷開關不能斷開短路電流。SF6負荷開關+熔斷器組合電器是由SF6負荷開關來承擔過載電流(此過載電流對SF6負荷開關來說仍在負荷開關額定開斷電流的范圍以內(nèi))和正常工作電流的關合和開斷，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)動機構會使負荷開關三相同時自動分閘。兩者有機的結合起來，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，3工位(合閘，分閘，接地)，分線路，變壓器。單獨一個柜子構不成環(huán)網(wǎng)只有是三個柜子兩進一出加上電源就構成一個環(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，所使用高壓開關柜一般習慣上稱為環(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作為開斷裝置，SF6氣體共箱式絕緣，結構緊湊，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)所有開關部分，含所有高壓帶電體及機構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結構
2.2.1組成
柜體組成
開關柜結構
2.2.2開關分類
1）負荷開關
負荷開關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，一般的負荷開關都帶熔斷器，且其滅弧能力強于隔離開關。
2）隔離開關
當斷路器斷開電路后，由于隔離開關的斷開，使有電與無電部分能得到明顯的隔離，起輔助開關的作用。
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，所以用隔離開關把有電與無電部分明顯的隔開是必要的。
此外，隔離開關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備投入和斷開上，以及一個斷路器與幾個設備的連接處，使斷路器經(jīng)過隔離開關的倒換更為靈活方便。
3）斷路器
能夠關合、承載和開斷正常回路條件下的電流并能關合、在規(guī)定的時間內(nèi)承載和開斷異常回路條件下的電流的開關裝置。
4）接地開關
主要用于設備的檢修，為了防止檢修過程中突然來電，因此必須將檢修設備的兩端都接地。
高壓配電柜的接地開關，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，同時合上配電柜的接地開關，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開關類型
▲負荷開關柜
負荷開關熔斷器組合電器柜
斷路器柜
計量/電壓互感器柜
2.2.4操作**性
2.2.5間隔
開關間隔（開關或隔離開關）
母線間隔
接線間隔（斷路器）
操作結構間隔
控制與保護間隔
2.2.6SF6負荷開關
SF6負荷開關
2.2.7SF6斷路器
SF6斷路器
2.2.8連鎖結構
連鎖機構
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)結構,合理高效用電管理,事故的及時預和故障的及時處理.
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)絡開關的操作實現(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
地面基礎施工應符合“電力建設施工及驗收技術規(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，柜面應排列整齊，柜頂與屋頂?shù)木嚯x應大于600mm。
環(huán)網(wǎng)柜底部設有電纜接線端子，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，該連接應能承受短路引起的熱機械應力，能保證接地回路的連續(xù)性。
安裝完畢后，將開關元件及防誤操作機構進行5次分、合閘，如未發(fā)生異常現(xiàn)象，則認為開關機械操作正常。
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，應對負荷開關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，應對負荷開關的機構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.運行人員應熟悉環(huán)網(wǎng)柜的所有部分，包括結構性能及安裝等。
4.2.5使用與故障處理
4.2.5.1送電前檢查
應**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
負荷開關應在合閘位置，接地開關處于分閘位置，前門板處于閉合狀態(tài)。
4.2.5.3電纜故障時
應先分閘該柜內(nèi)的負荷開關，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。
