环网柜在配电网中的应用

车日全

（广东电网有限责任公司茂名茂港供电局，广东 茂名 525000）

0 引 言

当前，城市配电网发展速度较快，多采用环网供电模式，其占有比例越来越大。环网柜属于环网供电主要设备，越来越受到重视。做好环网柜在配电网中的应用分析，对提高环网柜应用有效性的提高至关重要。当前的智能化电网工程建设中应用了大量的固体绝缘环网柜，具有良好的绝缘性能，属于智能电网建设的重要设备，显著提升了配电网供配电工作的安全性和可靠性。所以，本文重点研究配电网建设期间的环网柜应用。

1 环网柜的种类和性质

环网柜的分类主要以其使用负荷开关类型为主。根据负荷开关命名，负荷开关属于开关电器的一种，介于隔离开关与断路器之间，灭弧装置简单，能够实现对过载电流和额定负荷电流的切换，但是无法切断短路电流。环网柜的开关结构与隔离开关比较，具有显著的应用优势。在负荷开关方面，可知设计的有灭弧装置，大大提高了供电可靠性，且环网柜有着结构非常简单的断路器。具体使用环网柜时可以串联熔断器（高压）、负荷开关，以发挥断路器的作用，价格低廉。过载电流和短路电流使用熔断器切断，负荷电流使用负荷开关切断，能够很大程度上降低配电装置成本，便于操作维护。环网柜的性能很大程度上受负荷开关性能因素影响，环网柜的发展相当于负荷开关的发展。下面主要介绍环网柜的几个不同种类。

1.1 产气式环网柜

产气式环网柜主要应用在20世纪八九十年代，其负荷开关中灭弧元件为固体产气材料，如有机玻璃，在电流电弧作用下，固体产气材料分解出气体，熄灭电弧。随着产气式负荷开关分合电流的增大，电弧明显升高，分解出更多的气体，灭弧效果显著。产气式分合开关在实际应用中能够分合较大电流，在小电流分合方面的能力不佳。另外，固体产气材料使用过程中会持续消耗，难以确定具体的耗尽时间。

1.2 压气式环网柜

该类型环网柜的开关属于压气式负荷开关，使用时可以借助压缩空气、压气活塞运行活动进行工作，实现吹弧、气缸空气压缩的目的，进而在电弧拉长处理后可以让电弧熄灭于电流低点。

1.3 真空环网柜

当前，我国真空环网柜技术指标相对较高，但是尚未实现广泛使用。这主要与以下两个方面因素有关：一方面是操作机构方面问题，真空开关操作机构复杂，如果使用质量性能较差的原材料和应用落后的生产工艺，会导致生产的设备质量无法达到相应标准；另一方面，运行维护难度非常大，如对真空环网柜的真空度运行维护检测技术还尚未攻克。

1.4 SF6环网柜

实际应用中，SF6环网柜性能优良，运行安全可靠，不需要充气和维护，应用广泛，如施耐德RM6、西门子8DJ20等，如图1所示。但是，在实际应用中还存在一些问题。第一，组合不够灵活，只能从厂家提供的方案中进行选择，很难满足用户的不同需要；第二，电房设备无法实现扩展；第三，电缆头等专用配件成本较高；第四，对安装要求严格，如果安全技术水平不足，很难取得理想的应用效果。

全充气环网柜组合不够灵活，半充气SF6环网柜在配单网中有广泛应用。半充气环网柜有单元独立气包，扩展和更换较为方便。随着国内生产厂家在SF6负荷关键技术方面逐渐掌握，很多国产SF6环网柜质量和数量明显改善。但是，当前10 kV、20 kV SF6环网柜市场，还以ABB、施耐德等为主。

图1 SF6环网柜

2 SF6环网柜在实际应用中存在的问题

2.1 SF6气体微水含量问题

不管是国产SF6环网柜，还是进口SF6环网柜，都很少有微水含量试验方面的报告。供电公司属于设备运行单位，不具备微水含量测量条件。SF6环网柜气包中气体相对较少，微水试验选择DP19，几乎会放空气包中的气体。SF6环网柜中，气体水分含量对SF6环网柜灭弧性能和设备操作安全性有影响。SF6环网柜运行时间过长，灭弧性的判断存在较大难度。

2.2 SF6泄露问题

SF6环网柜如果密封不严，非常容易出现气体泄露。当前，使用的半充气环网柜很多都没有SF6压力指示，结合其实际运行情况，虽然进口设备的密封性能较好，但是在运行过程中也会有漏气情况出现[1]。没有相应气体监视装置，用户很难及时发现漏气情况，事故隐患较大，尤其在环网柜零表压下性能等方面。另外，这些产品多为手动机构，运行人员与设备面对面操作，有事故情况出现时，往往会产生十分严重的后果。

2.3 机构问题

配电主变保护多选择负荷开关加熔断器组合柜型，负荷电流利用负荷开关切断，短路和过载电流使用熔断器切断。当前所使用的全充气环网柜产品中，经常会出现熔断器熔断等情况，故障变压器无法失电，变压器故障容易扩大，产生严重损失和影响。事故原因多为操作机构拉线行程过大。针对这类缺陷，可以通过调节螺母松紧度方式处理。设备投入运行前，还需要进行主变单元熔断器模拟试验。

2.4 均压罩材质问题

半充气环网柜中针对电缆头联接处距离不够问题，一般使用均压罩解决。但是，铝质均压罩在实际应用中非常容易受到外界环境如潮湿等因素影响，虽然安装有防止凝露加热器，但是很难在潮湿地区取得理想应用效果[2]。尤其是20 kV配电网系统，存在着非常严重的均压罩锈蚀问题。经过检查，该问题没有及时解决，锈蚀后生成的锈蚀物呈粉末状，会导致压罩表面电场分布不均匀，无法起到均压效果。另外，随着均压罩间距变小和气温的巨大差异变化，对气包底部进行详细的观察研究可知，生成有较多的凝露。这些凝露后续经过运动会直接向压罩部位回流，继而位于底部的环氧材料会受到液体浸入发生电腐蚀、放电等问题。一旦发生放电，则会在压罩间、气包底部位置产生放电通道，致使表面发生绝缘击穿。

3 SF6环网柜选型

SF6环网柜的选型需要注意以下几方面问题。第一，选择可扩展环网柜，安装简单，容易扩展，属于SF6环网柜的一个主要应用方向[3]；第二，就维护角度而言，在SF6负荷开关上安装专门的监测SF6压力装置；第三，结合配电场所条件，可以选择凝露试验产品，使用全充气型环网柜，且在终端型设备方面不考虑小环网室，最大限度降低凝露在设备方面的影响，以满足配电网运行的实际需要。

4 固体绝缘环网柜

现阶段，固体绝缘环网柜在智能化配电网建设中具有非常高的应用价值，可以替代SF6环网柜进行电力系统运行工作[4]。此种环网柜安装应用期间，对周边环境的不良影响较小，具有非常理想的应用安全性和可靠性。基于此种环网柜的配电网，发生运行故障、异常的风险较小。固体绝缘环网柜的组成部分有分支母线、隔离与接地开关、主母线以及灭弧室（真空）等。将上述内容进行单一、组合处理后，再进行外部的包裹封装处理（常用的封装绝缘材料为环氧树脂），最后再将封装材料置于密封绝缘且涂抹有屏蔽层（导电、半导电）模块中，即可接地利用。该环网柜具有环保、无需维护、结构紧凑、性价比高等优势，但是由于制造工艺复杂、造价高等缺陷，当前未在我国全面普及，需要科研人员对这两方面问题加强研究，提高固体绝缘环网柜的利用率。

5 结 论

SF6环网柜在配电网中有着非常广泛的应用，但是在实际应用中存在有SF6气体微水含量、SF6泄露、机构、均压罩材质等方面的问题，必须结合SF6环网柜应用实际情况，做好SF6环网柜的选型，降低SF6环网柜实际运行中受到的影响，更好地满足配电网运行实际需要，最大限度发挥其应用价值，促进我国社会经济的发展进步。