XGN15-12型环网柜及其在应用中存在的部分问题

朱肖晶 杨 蕾

（苏州供电公司，江苏 苏州 215004）

XGN15-12型箱型固定式户内交流金属封闭开关设备（简称环网柜），主要用于电压为3kV、6kV、10kV，频率为 50Hz的三相交流电力系统中环网供电和电能分配单元。环网柜的主开关与柜体为固定安装，主回路系统的各隔室均有压力释放装置和通道，各隔室均可靠接地，而且封闭完善，外壳防护等级达到IP3X。开关室内装有FL（R）N36-12D型三工位负荷开关，该负荷开关的外壳为环氧树脂浇注而成，内充六氟化硫（SF6）气体。可开断负载电流及变压器空载电流，并能开断或关合一定距离电缆线路或电容器组的电容电流，其中负荷开关熔断器组合电器柜可一次性开断额定短路电流，可用作变压器等设备的出线保护。

环网柜简化了变电所的操作电源和继电保护装置。通过采用价格低、体积小的负荷开关一高分断熔断器组合电器作为变压器分（合）闸保护，减少了客户变电所的占地面积，节约了设备投资，同时也能基本满足变电所日常运行要求，受到了用电客户的普遍欢迎。随着这种简化接线的逐步推广，XGN15-12型高压环网柜在客户变电所内得到了广泛应用。

1 问题简析

目前苏州地区市场上生产这种柜型的厂家众多，生产工艺和质量相差较大。本文主要对笔者在验收工作发现的问题做一些简要的分析讨论，以供参考。

1.1 柜门电磁锁的位置及解锁方式

不带接地刀闸的环网柜柜门一般通过电磁锁来闭锁。电磁锁电源取自带电显示器中的一副有源节点。当主回路带有高压电时，带电显示器经过电容分压原理输出低压电压讯号，并用此信号输出控制电磁锁，构成对柜门的强制性闭锁。

目前柜门上电磁锁的安装位置主要有两种：一是直接安装在柜门上，通过二次线与设置在操作面板上的带电显示器相连，电磁锁锁舌横向弹出闭锁柜门（见图1）；二是安装在操作面板内部，电磁锁锁舌向下弹出闭锁柜门（见图2）。

从实际运行情况来看，第二种安装方式要优于第一种。

图1 电磁锁锁舌横向弹出闭锁柜门

图2 电磁锁锁舌向下弹出闭锁柜门

很多柜型的电磁锁安装位置基本与柜内高压一次设备平行甚至更低，二次线较长且离带电设备距离较近。长时间运行后一旦固定的扎带松动，脱落的二次线极易与带电部位触碰。如果线路本身绝缘外层出现老化破损，就会造成一次设备的接地短路故障。因此，应尽量采取第二种安装方式。同时，应注意高压柜内部二次线路不能过长，最好采用线槽，并做好固定措施，走线位置及方向要尽可能远离带电设备。

对电磁锁的工作要求是“有电时闭锁，无电时解锁”。前面已提到电磁锁的控制信号取自带电显示器中有源节点。当高压有电时，带电显示器内部的可控硅导通，三极管截止，输出到电磁锁的节点不能闭合，电磁锁没有电源，不能开锁，实现闭锁功能。当高压无电时，带电显示器中三极管导通，输出到电磁锁的节点闭合，电磁锁接通外部电源，实现解锁功能。

对于大中型变电所，一般通过设置站用变、直流屏或 UPS不间断电源等来作为电磁锁的外部电源，当高压失电时，电磁锁仍有可靠的电源供给，能够实现“无电时解锁”功能。但对于规模不大的高供低计客户变电所来说，电磁锁的电源往往是取自高压柜绝缘子上的传感器，一旦高压失电，电磁锁的电源也不存在了，无法自动解锁，只能通过钥匙来强制解锁开门。因此使用钥匙强制解锁必须十分慎重，一些客户变电所的电工人员技术水平不高，管理制度不完善，特别是对解锁钥匙的管理十分随意，如果习惯于使用解锁钥匙开门，就有可能发生带电下强制解锁开门的情况，酿成事故。为此，一方面可以考虑在电磁锁内增加集成应急电源模块或使用程序锁等更加先进的技术，另一方面要督促客户电工人员做好变电所解锁钥匙的管理，建立严格完整的规章制度。

1.2 环网柜泄压通道的位置和方向

XGN15-12型环网柜的泄压通道位置主要有两种。一是与KYN-28型手车柜类似，设置在柜体的顶部和下部，发生故障时垂直向上和向下两个方向泄压，这种泄压方式较为安全。二是设置在柜体的背部和顶部，在柜体背部和顶部均安装有泄压板，可快速释放柜内因故障产生的高压气体，防止高压气体危及柜前操作人员安全。其中背部采用水平向后的泄压方式，顶部采用垂直向上的泄压方式（见图3）。

图3 存在安全隐患的泄压通道示意图

苏州市场上环网柜泄压通道的位置基本上均采用第二种设置，这种背部水平向后的泄压方式存在一定安全隐患。背部泄压板一般为镀锌板，采用上下直接扣在柜体上的方式固定。这样的结构不仅强度较差，而且一旦柜内设备发生故障，泄压板向后方水平大力冲出，有可能会对柜体后方的巡视人员造成人身伤害。对此，可以通过增加泄压板上下部位强度差的方式来加以改善。首先将柜后泄压板的中部折弯，增加板的整体强度。在泄压板上部用金属螺丝固定，下部用塑料螺丝固定，这种结构下板上部的紧固程度要明显高于下部。实验数据显示：如此改造后，当在泄压板上部加力至21N时金属螺丝松动，下部加力至9.8N时塑料螺丝弹出。如果开关柜内发生故障，产生的高温高压气体冲击泄压盖板，塑料螺丝首先受力拔开，同时金属螺丝保持固定。这样泄压盖板向下方打开，瞬时释放高温高压气体，可避免直接向后方冲击到运行人员（见图4）。

图4 改进后的背部泄压通道示意图

1.3 隔离变压器的设置

目前苏州地区采用XGN15-12环网柜供电的客户变电所中，压变避雷器柜内的高压 TV一般为10/0.1/0.1kV型，其中一组0.1kV的次级先与取自低压柜的一路 220V电源通过中间继电器切换，再经110/220V的隔离变压器升压至 220V，然后供至操作电源回路。为增加可靠性，往往还在其中一路操作电源中串联UPS及电池组。也有将UPS设置在两路电源切换后的主母线上。由于目前客户变电所内采购的 UPS质量参差不齐，故障率较高，为避免UPS故障后两路操作电源同时失效现象，采用前一种设置方式（见图5）较后一种更为可靠。

图5 环网柜操作电源回路典型接线示意图

在实际的工程设计和设备制造中，高压 TV操作电源回路中的110/220V隔离变压器（即ZB1）经常被省略，代之以选用10/0.1/0.22kV的高压TV，操作电源直接取自其 220V的次级。笔者认为这种接法并不可取。隔离变压器在电气装置中起到将一个电气回路的导体与其他电气回路导体之间完全分隔的作用。如果用TV二次侧220V的次级直接供至操作电源回路，由于 TV二次侧有效接地，一旦在二次回路发生碰壳短路故障，故障电流将经接地电阻返回电源，并在故障设备外壳上形成对地故障电压，故障电压数值一般大于安全电压触值 50V，人接触时就有受到电击的危险。

如果采用了隔离变压器，隔离变压器的二次回路无中性点引出接地，因此二次回路的两根导线均对地绝缘，此时发生碰壳故障时，故障电流没有返回电源的通路，系统的对地电容值很小，故障电流几乎可忽略不计。这时就没有发生电击事故的风险。

此外，由于隔离变压器实现了电气一次侧和二次侧的完全隔离，系统侧的谐波等干扰信号得到有效消除。当隔离变压器负荷侧发生单相接地事故时，也不会造成隔离变压器以上部分的系统发生单相接地，避免了事故扩大。

2 结论

XGN15-12型环网柜在市场上已经使用多年，整体的技术设计和构造均比较成熟。但由于进入门槛低，能够生产该产品的厂家也非常多。在激烈的市场竞争中，一些厂家为了降低价格，往往在产品细节上不够注意。本文主要依据笔者在实际验收工作中发现的一些问题提出思考和建议，以供参考。希望藉此能够不断提高设备厂家的产品质量，消除一些潜在的安全隐患，使得客户的供电更加可靠，供电企业的电网更加安全。

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