可不停电拼拆柜的环网柜的研究开发

黄冬喜

（广州市中照水电安装工程有限公司，广东广州 510630）

0 引言

随着社会经济的发展和人民生活质量的提高，工业用电及居民生活用电负荷持续攀升，人民群众对配电网的供电可靠性和不间断供电的要求不断提高。供电部门为了满足人民用电的需求，想尽了办法：在管理上，对停电项目进行严格的审批，把停电作为供电部门的考核指标等；在技术上，不断提高电网的建设水平，采用先进的设备，智能化控制等方法来减少故障引起的停电。但随着用电量投入的增加，由于增容、正常维护、施工等计划性停电却没有一个好的解决方法，特别是在原已投入运行的电房里增加开关柜，必须要把原来已投入运行的开关柜停电才可以把新增的开关柜拼进去。基于此，一种可不停电进行拼拆柜的开关设备可以大大减少停电的机率，极大限度地提高供电可靠性。

1 原理

本项目的研发，从目前市场上需求量较多的环网柜入手，其结构原理参照了我国成熟的中压产品——KYN手车柜的插拔原理，在带电不带负荷的情况下，把手车推进或移开来接通或断开回路。不同之处在于，KYN手车柜是在主母线与出线之间形成断口，而本研发项目是在两台开关柜的主母线之间形成断口，KYN手车柜通过断开手车里的真空泡，使操作过程不带负荷，本研发项目先把新增环网柜分闸并且接地，使操作过程中不带负荷。

2 实施的方案

实现不停电拼柜功能的主部件为拼柜连接手车和触头盒。拼柜连接小车分A、B、C三相，每相呈U形结构，环氧浇注成型，内嵌U形圆铜棒，圆铜棒的两伸出端各装有梅花触头。触头盒也是环氧浇注成型，内嵌圆铜棒，即静触头。安装时，在环网柜主母线室A、B、C三相应的位置安装三个触头盒，三个触头盒内静触头的下端分别与主母线室的A、B、C三相主母线连接。拼柜时，把两台带触头盒扩展口的环网柜拼在一起，推进拼柜连接小车，使拼柜连接小车两端的梅花触头分别与两台环网柜的触头盒内静触头的上端连接，使两台环网柜的主母线连通，即完成拼柜操作；拆柜时，只需把主母线连接小车移开，即可断开两台环网柜的主母线。拼柜原理见图1。

图1 拼柜原理

3 项目的关键技术及解决措施

（1）扩展部分的绝缘及强度问题

本项目是针对充气式环网柜进行研发，充气式环网柜的一个主要特点是体积小。故触头盒的结构设计及安装位置的布置至关重要，不但在安装后，开关柜的绝缘满足要求，还要考虑到手车推进过程中的带电距离及爬电距离是否满足要求。故在触头盒的设计上，充分考虑其带电距离及爬电距离，并在触头盒内增加了波纹以增大爬距。环网柜扩展口部分的强度与密封、安装定位、操作可行性以及产品使用可靠性等都有很大的关系，故在触头盒的安装板上增加了加强筋，确保在充入规定气体压力后，其变形量控制在可用范围内。

（2）扩展部分的防护等级问题

按照国标GB3906的要求，把环网柜的防护等级做到IP3X，这样扩展口部分就必须增加防护板，确保外物及人身不能触及带电部分。在触头盒的上方增加了活门，在手车推进时活门打开，手车移开后活门自动关闭，将一次高压带电部分封闭起来，保证在拼柜、强制解锁等情况下操作人员的安全。

（3）拼柜连接小车的推进及移出问题

由于环网柜的扩展口在其顶端，故拼柜连接小车的推进及移出需要在柜顶完成，推进及移出方向为垂直方向动作，而且拼柜连接小车的梅花触头与触头盒的静触头的位置必须要对得很准，要完成这样的一个操作过程，有一定的难度。因此，充分利用了防护板，在防护板上增加了导轨，在防护板的上方增加了弯边，弯边上增加了导向孔，设计了专门的小车推进工具（见图2）来解决这样一个难题。

图2 小车推进工具

（4）拼柜时的安全接地问题

本项目需要重点解决的接地问题包括接地主回路的接地及操作过程的接地。首先环网柜的接地系统一般设置在电缆室内，但本项目研发的环网柜是其中一台环网柜可不停电进行拼拆柜，也就是说，有一台环网柜在拼拆柜时不可打开下门，也就无法把新增的环网柜的接地母线与原有运行中的环网柜的接地母线相连接。为此，设计了一个专用的接地母线连接方式（见图3），可以在单台环网柜打开下门时，就可以把两台环网柜的接地回路连接。其次，拼柜连接手车在推进与移开的全过程中保持接地，充分保障操作人员的人身安全。

（5）增加扩展口时的五防联锁问题

图3 专用的接地母线连接方式

作为配电产品，五防联锁是必不可少的部分，结合本产品的特点，以下联锁是必需的。首先为满足环网柜本身的联锁要求，设置了两种联锁，一是防护盖板未盖好，不能操作负荷开关；二是负荷开关未接地，不能打开柜顶箱上盖板。两套联锁都是为了防止在拼拆柜的过程中误合负荷开关，造成带负荷插拔，杜绝短路事故的发生。其次为满足本产品可进行不停电拆拼柜的特殊使用功能，在两台环网柜拼柜后，其中一台环网柜打开防护盖板，可通过强制解锁锁匙对另一台环网柜的防护盖板进行强制解锁，打开其防护盖板，从而可进行不停电拼拆柜的操作。

（6）带电作业施工流程标准化、程序化问题

本产品由于其使用条件的特殊性，拼拆柜时的操作环节较多，包括拼柜的连接问题、拼柜连接手车起吊问题、定位导向问题、联锁问题、推进或移开时的手动、电动问题等等，而且是在带电的情况下进行，操作不当时容易产生事故，因此，实现带电作业施工流程的标准化及程序化非常有必要。为了实现这一目标，做了一系列的辅助工具，并规定其操作的步骤，按操作流程图的规定进行操作。

（7）保证产品性能及运行可靠性、稳定性问题

产品能否带电作业是成功的第一步，在保证操作上可行的同时，必须保证产品的性能，保证产品在使用时的可靠性及稳定性。开关产品的质量验证有一系列的指标，包括绝缘、温升、动热稳定、开关特性、开断能力等等。就本项目的扩展口部分而言，必须从几个方面来保证：一是尺寸精度问题，必须通过一系列的工装夹具来保驾护航；二是环氧件的绝缘问题，必须采用优质的材料以及生产工艺，保证其绝缘性；三是触头的回路电阻及温升问题，必须从梅花触头的结构，导体的接触面积以及柜体的整体散热条件来综合考虑。

（8）项目的突破及创新点

本项目在环网柜的主母线室增加了可带电拼拆柜的扩展口，通过拼柜连接小车及一系列的辅助工具，可实现不停电拼拆环网柜，其创新点在于，拼拆环网柜操作在不停电的情况下完成，属于带电作业的范围，但实际操作又无带电作业的危险。

4 项目推扩带来的社会及经济效益

项目推广对提高供电可靠性立竿见影，极大限度地减少了由于加柜造成的计划性停电，是不间断供电的重要组成部分，将对减少计划性停电带来质的飞跃，对提高供电可靠性具有重大意义。通过提高供电可靠性，充分保证人们的生活，生产用电，从而实现较高的社会和经济效益。

5 结论

通过本项目的设计、加工制造，试验，对于10 kV环柜不停电拼拆柜的这样一个课题有了成功的经验。实践证明，通过保证绝缘距离、保证强度、准确定位、充分考虑操作的安全性，保证产品使用过程中的可靠性及稳定性，10 kV不停电拼拆环网柜是完全可以实现的。本项目产品研制成功，对不停电作业的实施提供了科学的理论依据，是不停电作业发展过程的一个质的飞跃，对传统配电柜的不停电拼柜操作具有启发及指导意义。展望未来，可以把该项目推扩到其他的开关设备，扩大该类型产品的使用范围，在配网中推广应用，充分发挥其作用。

［1］李宏仁，朱康，冯权龙，等.电气设备复合绝缘故障现场处理方法研究［J］.高压开关，2007，24（1）：20-25.

［2］李阳修.关于金属封闭开关设备之防误闭锁装置等问题的探讨［J］.真空电气技术，2009（4）：18-24.