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簡(jiǎn)介

長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)10kV配電系統(tǒng),通常采用放射式或樹(shù)干式配電系統(tǒng)。隨著我國(guó)建設(shè)的發(fā)展,用電負(fù)荷量的密度迅速增加,上述配電系統(tǒng)已很難適應(yīng)當(dāng)前和以后發(fā)展的需要。由于環(huán)式配電系統(tǒng)能使配電線(xiàn)路簡(jiǎn)化,減少線(xiàn)路走廊,系統(tǒng)改造和發(fā)展靈活,管理方便,以及所使用的環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜(簡(jiǎn)稱(chēng)環(huán)網(wǎng)柜)具有體積小、性能優(yōu)越、可靠性高、接線(xiàn)簡(jiǎn)化、操作容易方便、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越多地被人們所認(rèn)識(shí)。

在國(guó)外,環(huán)式配電系統(tǒng)已經(jīng)很普遍了,一般主要使用負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜。在使用斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)均可得場(chǎng)合,則優(yōu)先采用負(fù)荷開(kāi)關(guān),據(jù)資料介紹,國(guó)外斷路器與負(fù)荷開(kāi)關(guān)使用之比一般為1∶5,一些國(guó)家則達(dá)到1∶10。內(nèi)地城市新建10kV配電系統(tǒng)已普遍采用環(huán)式配電系統(tǒng),南京市10kW配電系統(tǒng)也在逐步改造形成環(huán)式配電系統(tǒng)。

2006年1月正式實(shí)施的江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》DGJ31/J14-2005中規(guī)定,配所--般應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)網(wǎng)單元(環(huán)網(wǎng)單元是指環(huán)式配電系統(tǒng)中配電所的系統(tǒng)接線(xiàn))?？梢?jiàn)環(huán)式配電系統(tǒng)是10kV配電系統(tǒng)的推薦系統(tǒng)和發(fā)展方向。

環(huán)式配電系統(tǒng)的形式

環(huán)式配電系統(tǒng)一般分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)兩種方式,由于閉環(huán)方式繼電保護(hù)裝置整定困難,實(shí)際很少采用。為了限制系統(tǒng)短路容量,簡(jiǎn)化繼電保護(hù),環(huán)式配電系統(tǒng)應(yīng)采用開(kāi)環(huán)方式。開(kāi)環(huán)方式的環(huán)式配電系統(tǒng)有“單線(xiàn)單環(huán)”、“雙線(xiàn)單環(huán)”、“雙線(xiàn)雙環(huán)”之分，典型接線(xiàn)圖見(jiàn)圖1-3。

環(huán)網(wǎng)柜的主要性能特點(diǎn)

隨著我國(guó)改革開(kāi)放不斷深入,國(guó)外產(chǎn)品逐漸涌入我國(guó),國(guó)內(nèi)企業(yè)通過(guò)引進(jìn)或自主開(kāi)發(fā)已生產(chǎn)出質(zhì)量較好的適合10kV配電系統(tǒng)使用的環(huán)網(wǎng)柜已有多家,這些產(chǎn)品已先后在不少10kV配電所中投入運(yùn)行。目前使用最多的環(huán)網(wǎng)柜有空氣絕緣負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜,六氟化硫絕緣的負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜、負(fù)荷開(kāi)關(guān)＋熔斷器柜,其次是真空斷路器柜和真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜。此外,還有與之配套的計(jì)量、互感器、避雷器環(huán)網(wǎng)柜等。

環(huán)網(wǎng)柜適合環(huán)式配電系統(tǒng)的接線(xiàn),同時(shí)也適用于當(dāng)前大多數(shù)10kV配電系統(tǒng)放射或樹(shù)干式配電的終端配電所接線(xiàn)。

過(guò)去國(guó)產(chǎn)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)由于質(zhì)量不高,容易出現(xiàn)觸頭滅弧性能差,三相不同步分、合閘,故障開(kāi)斷能力小,操作困難,壽命短的缺陷,從而限制了安裝在開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的使用?，F(xiàn)在裝在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的新型負(fù)荷開(kāi)關(guān)在結(jié)構(gòu)上已作了很大的改變,大大提高了各項(xiàng)性能和使用壽命,成為環(huán)網(wǎng)柜中最主要的開(kāi)關(guān)電器。

負(fù)荷開(kāi)關(guān)的觸頭觸動(dòng)了桶形觸頭,上面帶有筒形滅弧管,在斷開(kāi)電流過(guò)程中,主觸頭分開(kāi)后的幾毫秒內(nèi)仍傳導(dǎo)電流,然后迅速斷開(kāi),保證了主觸頭之間不產(chǎn)生電弧,因此具有較好的電氣性能,提高了負(fù)荷開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力和壽命。當(dāng)前,10kV級(jí)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的額定電流有400A.630A和1250A三種,分別可以分合5o00kVA.8500kVA和17000kVA負(fù)荷。負(fù)荷開(kāi)關(guān)操作方式有傘齒輪手動(dòng)、旋轉(zhuǎn)手動(dòng)、交流或直流電動(dòng)操作。各種操作方式均帶彈簀儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)。當(dāng)開(kāi)關(guān)軸旋轉(zhuǎn),使曲柄彈簧機(jī)構(gòu)的螺旋壓簧儲(chǔ)能,在過(guò)死點(diǎn)將觸電管相應(yīng)移至“合”或“分”的位置后,能量釋放,達(dá)到高速度分、合閘。由于彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)使手動(dòng)操作人員操作作用大大減小(最大初始操作力為110N以?xún)?nèi),隨后用力逐漸減小),操作更加可靠。現(xiàn)在大多數(shù)負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜都采用手動(dòng)操作方式。

在負(fù)荷開(kāi)關(guān)＋熔斷器組合電器的環(huán)網(wǎng)柜中,熔斷器是開(kāi)斷電流很高的限流熔斷器,開(kāi)斷過(guò)程是熔體熔化而引起的電弧在石英砂作用下熄滅電弧斷開(kāi)電路,同時(shí)熔斷器撞針啟動(dòng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的脫扣鍵(即彈簧儲(chǔ)能撞擊器),使負(fù)荷開(kāi)關(guān)三極觸頭同步分閘。整個(gè)開(kāi)斷過(guò)程按反時(shí)限的時(shí)間電流特性,在10ms之內(nèi)迅速切斷故障,不會(huì)出現(xiàn)缺相供電的現(xiàn)象。由于動(dòng)作時(shí)間很短,轉(zhuǎn)移電流(熔斷器的溶體熔斷使彈簀儲(chǔ)能撞擊器將負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘的整個(gè)過(guò)程線(xiàn)路承受的故障電流)遠(yuǎn)小于故障電流蜂值,有效地保護(hù)了線(xiàn)路和設(shè)備。因此,用負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)更安全、可靠,選擇線(xiàn)路可不進(jìn)行短路電流校驗(yàn),節(jié)約線(xiàn)路造價(jià)。

目前用電單位的10kV配電所,負(fù)荷的投切是經(jīng)常的,短路保護(hù)則是極個(gè)別的。若采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)＋熔斷器環(huán)網(wǎng)柜,則是把控制和保護(hù)兩個(gè)功能分開(kāi),用負(fù)荷開(kāi)關(guān)來(lái)投切電路和隔離故障點(diǎn),用熔斷器完成短路保護(hù)功能,充分發(fā)揮設(shè)備能力,達(dá)到經(jīng)濟(jì),合理的目的。

根據(jù)1989年國(guó)際配電網(wǎng)會(huì)議提供的資料,當(dāng)油浸變壓器內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí),短路電弧會(huì)使油氣形成氣泡而占據(jù)原先屬于油的空間,油將壓力傳給變壓器外璧,隨著短路的持續(xù)而壓力愈來(lái)愈大,直到油箱炸裂。要使油箱不被炸裂,必須在20ms內(nèi)切除故障。斷路器的動(dòng)作時(shí)間是保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器固有動(dòng)作時(shí)間兩部分之和,其值不小于60ms,可見(jiàn)斷路器不能達(dá)到保護(hù)油浸變壓器的目的。負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器環(huán)網(wǎng)柜則能夠有效地保護(hù)變壓器，熔斷器保護(hù)變壓器的熔體選擇表1。

負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜及負(fù)荷開(kāi)關(guān)＋熔斷器環(huán)網(wǎng)柜均裝置1-2個(gè)快速關(guān)合的接地開(kāi)關(guān)和接地信號(hào)燈,可帶三極脫扣彈簧儲(chǔ)能撞擊器,欠電壓或并聯(lián)脫扣器,超溫、瓦期、接地脫扣器及信號(hào)設(shè)備,以及開(kāi)關(guān)位置顯示和閉鎖設(shè)備。

某些供電部分要求用電單位終端配電所的進(jìn)線(xiàn)柜和聯(lián)絡(luò)柜裝設(shè)斷路器,以便與供電部分變電站出線(xiàn)柜繼電維護(hù)設(shè)備的時(shí)限區(qū)分開(kāi),作到上下級(jí)維護(hù)時(shí)限配。在民用建筑中采用真空斷路囂環(huán)網(wǎng)柜,就適合在終端電所作進(jìn)線(xiàn)柜和聯(lián)絡(luò)柜運(yùn)用。環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)緊湊,比手車(chē)柜散熱好,外形尺寸小,能夠離墻或靠墻裝置,占地面積少,節(jié)約土建造價(jià)。

環(huán)網(wǎng)柜的規(guī)劃運(yùn)用

環(huán)網(wǎng)柜引薦采用手動(dòng)彈簧儲(chǔ)能操作方法。當(dāng)采用電動(dòng)彈簧儲(chǔ)能操作,并設(shè)有繼電維護(hù)、信號(hào)要求功用的環(huán)網(wǎng)柜時(shí),應(yīng)根據(jù)要求供給溝通或直流二次電源,一般宜采用溝通彈簧儲(chǔ)能操作方法。溝通二次電源可由電壓互感柜供給,直流二次電流由4A.h隔鎳蓄電屏或12h免維護(hù)酸性蓄電池屏供給。小型系統(tǒng)宜采用手動(dòng)彈簧儲(chǔ)能操作方法,此時(shí),超溫、瓦斯維護(hù)和信息顯示所需的電源,因超溫和瓦斯都是在變壓器運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生,為簡(jiǎn)化系統(tǒng)、節(jié)約出資,維護(hù).信號(hào)電源可從變壓器低壓側(cè)取用,與超溫、瓦斯信號(hào)線(xiàn)共用一根操控電纜引至環(huán)網(wǎng)柜。

電源進(jìn)出線(xiàn)柜內(nèi)應(yīng)設(shè)串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器，以吸收操作電壓和避免雷電波的侵入。維護(hù)變壓器的出線(xiàn)柜,應(yīng)裝設(shè)接地開(kāi)關(guān)和接地信號(hào)設(shè)備,按丈量和電能計(jì)量的要求,在相應(yīng)的環(huán)網(wǎng)柜上裝置電壓表.電流表、計(jì)量表。電源進(jìn)線(xiàn)柜、計(jì)量柜、聯(lián)絡(luò)柜內(nèi)的電流互感器應(yīng)設(shè)在兩相上,并在同一系統(tǒng)一切線(xiàn)路上均裝在相同的兩相上。供接線(xiàn)為D,ynll變壓器的出線(xiàn)柜,應(yīng)在三相上裝設(shè)電流互感器。維護(hù)設(shè)備與丈量外表,計(jì)量外表不得共用電流互感器的二次線(xiàn)圈。在接地線(xiàn)上不應(yīng)裝置有開(kāi)斷可能的設(shè)備。

環(huán)式配電系統(tǒng)中的用電單位配電系統(tǒng)接線(xiàn)(環(huán)網(wǎng)單元)的電源進(jìn)出線(xiàn)柜不設(shè)維護(hù)設(shè)備,見(jiàn)圖4~6.放射式或樹(shù)干式配電系統(tǒng)的用電單位終端配電所,進(jìn)出柜應(yīng)設(shè)維護(hù)設(shè)備。

運(yùn)用環(huán)網(wǎng)柜的10kV配電所,規(guī)劃工作量能夠適當(dāng)簡(jiǎn)化,只要繪出一次系統(tǒng)圖及平、剖面圖,將規(guī)劃要求和目的闡明清楚即可。因此,能夠省去繁雜的盤(pán)面布置圖、二次接線(xiàn)圖、操作電源系統(tǒng)圖和端子板圖。運(yùn)用負(fù)荷開(kāi)關(guān)環(huán)網(wǎng)柜不需短路電流與繼電維護(hù)整定計(jì)算,減輕了規(guī)劃工作量。