配电系统中环网柜的应用
摘要：本文从环网柜的种类、优点及运行使用等方面对环网柜在城区配电系统中的应用进行探讨，提出了在现阶段城区配电系统中应尽量采用SF6环网柜的基本观点。

关键词：配电系统；环网柜；应用
前言
随着经济的不断发展和电能对人们生活的影响越来越大，特别是对于负荷密度较高的城区，供电的可靠性尤其重要。

通过建立以环网结构为主的配电网络，能有效提高供电可靠性，保证供电的连续性，将配电设备故障、维护停电的影响降至最低，而作为环网运行方式中的重要设备—环网柜，以其结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能及供电安全等优点，被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。

1、环网柜的种类
在配电系统中，可起环网功能的设备主要有环网型电缆分支箱和环网柜。

环网型电缆分支箱由于价格较低，安装地点较灵活，特别是在城区建设定型，无法得到配电房位置（环网柜必须安装于配电房内）的情况下，环网型电缆分支箱显示出其灵活的优点，但环网型分支箱与环网柜相比，最大的缺点是安全性能不够（特别是防误操作方面的措施），操作环境不理想，存在一定的危险性，如果条件允许，笔者建议应优先考虑使用环网柜进行环网。

环网柜因其所使用的负荷开关种类不同而分为产气式环网柜、压气式环网柜、真空环网柜、SF6环网柜等几种，其中产气式环网柜、压气式环网柜因所采用的负荷开关存在致命缺陷，可靠性低，现已基本淘汰。

真空环网柜、SF6环网柜因性能指标高、操作维护、维护运行可靠等优点已在配电系统中得到广泛使用。

1.1真空环网柜
国内多年生产和使用真空断路器及真空开关柜，真空技术相对成熟，我国自主开发的真空环网柜在型式试验中均表现出较高的性能，但是却始终未能推使用。

主要的原因是操作机构不过关，由于真空开关的操作机构设计较复杂，基于国内的原材料、加工工艺和质量控制水平，国内厂家生产的操作机构质量尚未真正过关。

运行维护困难，如何检测真空环网柜的真空度是运行维护中的大难题。

1.2SF6环网柜的优点与不足
SF6环网柜在配电系统中的应用，主要以进口产品为主，它以其性能优良、运行可靠、全充气、免维护的优点受到了供电部门的普遍欢迎，典型的SF6环网柜有施耐德RM6、ABB SafeRing、西门子8DJ20等，当然在运行过程中也有一些不足。

1.2.1 SF6环网柜优点：
（1）具有较高的性能指标
SF6环网柜操作频繁，其合分额定有功负载次数高达100次，同时具有良好的开断能力，能够耐受较高的电流。

（2）维护方便
柜面的设计人性化，各种接线方式提示在柜面清晰可见，给操作带来一定的指导作用。

一些产品上还将操作应该注意的问题标注在柜面上，进一步降低了人员误操作的发生率。

大部分环网柜产品都会安装可以检测主回路带电状态的装置，这样就可以提示相关的带电情况，还能和电磁锁结合实现关闭手柄门，减少误操作的发生。

另外，在前门还会安装透明的有机玻璃观察窗，可以直接观察开关的关闭状态，十分方便。

（3）使用灵活性强
现在的环网柜可以非常灵活地满足各种配网设计方案的要求，可以根据实际情况进行任意的组合。

另外，电缆架桥的方式也非常灵活，即使在地面不够平整的情况下也可以实现柔软连接，不会出现局部放电的现象。

1.2.2 SF6环网柜的不足：
（1）组合不灵活，只能从厂家所提供的若干方案中选取，难以满足用户各种不同的需求。

（2）电房设备运行后，无法扩展。

（3）需要电缆头等专用配件，成本较高。

（4）安装要求严格，如安装达不到要求，则无法到达其应有的性能。

由于全充气环网柜组合不灵活，致使可扩展型的半充气SF6环网柜在配网中的用量增大。

半充气环网柜每个单元均有独立的气包，易于扩展，安装、更换方便。

目前使用较多的环网柜有施奈德的SM6环网柜，ABB的Uniswitch环网柜、西门子的8DH10环网柜等，随着国内生产厂家对SF6负荷开关技术的逐步掌握，国产SF6环网柜的数量与质量也正在稳步提高，但目前，国内10KV、20KV SF6环网柜的市场主要还是由国外公司（施耐德或ABB等）占据。

2．SF6环网柜存在的问题
2.1 SF6气体的微水含水量问题
SF6环网柜很少提供微水含水量试验报告，作为设备运行单位，供电公司也无法对微水含水量进行测量。

SF6气体的水分含量的高低直接影响SF6灭弧性能及设备的安全操作性能。

对于运行多年的SF6环网柜，如何判断其灭弧性是道难题。

2.2 SF6气体泄漏问题
SF6环网柜可能存在密封不严的气体泄漏问题。

在实际的运行情况表明，进口设备虽然具有较好的密封性能，但也有漏气现象发生。

由于没有气体监视装置，即使有漏气现象发生用户也无从知晓，容易造成事故隐患，特别是环网柜在零表压下的性能（绝缘、投切等）和耐内部电弧故障性能，而此类产品往往多用手动机构，运行人员与设备是面对面地操作，一旦发生事故会产生严重的后果。

目前半充气环网柜带压力指示已成为硬性指标纳入SF6环网柜的必需附件之列。

2.3 机构问题
配电主变保护采用负荷开关加熔断器组合柜型，利用负荷开关切断负荷电流，利用熔断器切断短路电流及过载电流。

河北配电网在役的全充气环网柜产品中，曾出现过熔断器熔断，负荷开关未能正常可靠分闸，而无法使故障变压器失电，造成严重损坏。

事故发生的原因就是操作机构控制分闸动作的拉线行程过大，导致熔断器顶针的冲击力无法让负荷开关的分闸机构顺利完成分闸操作，但此类缺陷可以通过调节分闸拉线，螺母松紧度进行解决，同时将主变单元的熔断器模拟试验纳入验收投运前的必做试验之一。

2.4 均压罩的材质问题
半充气环网柜不可采用可触摸式电缆头搭接，一般使用均压罩去解决电缆头联接处相间距离不够的问题，但是铝质均压罩极易受潮湿环境的影响，尽管配合使用防止凝露的加热器，但其在潮湿效果并不明显。

在20KV配电系统中，均压罩锈蚀严重。

表面不平整和白色粉末锈蚀物使得均压罩表面电场不均匀，反而失去了均压作用。

由于均压罩相间距离小，加上日夜气温差异，在气包底部形成凝露并回流至均压罩部位，形成放电通道，而气包底部伞群部位环氧材质受电腐蚀严重，最终引起相间放电通道，最后形成表面绝缘击穿，整个放电贯通是个缓慢过程。

针对凝露的情况，供电公司可以进行环网柜均压罩的改型，改用硅橡胶材质绝缘作为电缆头护罩，护罩内部采用半导层，仍能起到均压作用。

改进型环网柜已经通过凝露，耐压试验，即将进入配电网进行试运行。

3. SF6环网柜的选型建议
（1）选用可扩展型环网柜，组合灵活，安装简易，易于扩展，是SF6环网柜的使用方向。

（2）从便于维护的角度看，SF6负荷开关最好装有能监测SF6压力的监测
装置，否则，应通过零表电压开断试验。

（3）基于气候及配电场所条件，应选用通过凝露试验的产品，对于终端型等不考虑预留扩建的小环网室，使用全充气型环网柜，可极大地减小凝露对设备的影响。

总结
多年的实践运行表明，在各种环网柜中，SF6 环网柜的性能指标、可靠性都较高，而且体积较小，对空间的需求很低，维护量少，因而应用最广。

考虑各种综合因素，如维护费用、二次投资、可靠性等，在配电网络改造与建设过程中，建议在条件允许的情况下，应尽量采用SF6 环网柜，并在规划建设过程中，充分考虑自动化装置，采用安全、可靠、先进的设备，提高配电水平，使配电网络更可靠、更安全。

参考文献：
［1］赵劲东，肖华，王维国．10KV环网柜常见问题及对策［Ｊ］．科技
创新导报，2009(23)。