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配电系统中環網櫃的应用

??發布日期:2016-6-22

摘要:本文从配电网结构的发展趋势、環網櫃的种类、优点及运行使用等方面对環網櫃在城区配网建设与改造中的应用进行探讨,提出了在现阶段的城区配网建设与改造中应尽量采用SF6環網櫃的基本观点。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———環網櫃,在配网改造中的应用也越来越广,本文从配电网结构的发展趋势、環網櫃的种类、优点及运行使用等方面淡淡環網櫃在城区配网改造中的应用。

1配電網的主要結構

一般城市的配電網結構是指中壓配電網,即10kV電網的結構,早期建設的10kV配電線路多數是單輻射狀分布供電,一旦線路、設備或電源發生故障,容易導致全線停電,造成的損失和影響較大,因此按照省集團公司提出的規劃和要求,在城區配電網絡建設與改造中應考慮建立環網供電、開環運行的模式,如圖1所示,一旦其中一側電源有故障或進行檢修工作,可以通過合上環網開關繼續對負荷進行供電,如果線路出現故障,通過線路上安裝的分段開關也可以把停電範圍大大減小。由于城區空間有限,且出于城市整體美觀的需要,使用電纜取代架空導線已成爲城區配電網絡改造與建設的趨勢。城區的配電網絡應以電纜"2-1"單環網絡結構作爲主要接線方式,隨著負荷的增長可將單環網改造爲"3-1"環網結構,以提高線路的負載率。典型的電纜"2-1"單環網絡結構和"3-1"環網結構的接線如圖2、圖3所示。從圖中可見,通過建立配電環網網絡,可有效減少,甚至避免停電,從而提高供電可靠性。

2環網櫃的种类

要实现环网目的,必须要使用环网设备。目前,在配电网络中,可起环网功能的设备主要有环网型電纜分支箱和環網櫃。

环网型電纜分支箱是在普通電纜分支箱上的基础上加装了SF6或真空负荷开关,通过负荷开关的配合,实现供电方式的转换。由于其价格较低,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(環網櫃必须安装于配电房内)的情况下,环网型電纜分支箱显示出其灵活的优点,因此近年来得到较普遍应用,但环网型分支箱始终是在電纜分支箱基础上发展起来的,与環網櫃相比,基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環網櫃进行环网。

環網櫃因其所使用的负荷开关种类不同而分为产气式環網櫃、压气式環網櫃、真空環網櫃、SF6環網櫃等几种,其中产气式環網櫃、压气式環網櫃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。真空環網櫃、SF6環網櫃因性能指标高、操作维护、维护运行可靠等优点已在配电网络中得到广泛使用。

3環網櫃的基本接线单元

图4给出了一个最简单的全封闭環網櫃的接线图。中压馈线的进线装有负荷隔离开关,通过一个串接限流熔断器的负荷开关把变压器接到环网系统上,既保护到变压器的故障,又能隔离故障变压器,使环网不致断开。现在应用的柜环网都是在基本接线单元的基础上改进、扩展而成的。

4環網櫃的优点

由于国内外韩国19禁和使用真空、SF6开关及开关柜已有多年,技术相对成熟,因而无论是真空環網櫃还是SF6環網櫃一般都能达到较高的性能指标,操作简便,而各种新技术的应用,使環網櫃在人身设备的安全方面也有了足够的保证。

(1)防止误操作,有效保护人身及设备安全。以汕头特区成套厂韩国19禁的真空環網櫃为例,该韩国19禁所采用的真空负荷开关是具有三工位的高压开关设备。即隔离、关合、接地,隔离开关与接地开关具有可见的断口,负荷开关与隔离开关具有自动联动的功能,即当真空负荷开关断开后,隔离开关自动断开,形成可见断口,当真空负荷开关合闸时,隔离开关自动先行闭合;负荷开关与接地开关也具有严格的机械联锁与电气联锁,从而在结构上首先保证两者不可能出现误动,即当负荷开关在合闸位置时,不可能进行接地开关的合闸操作,同样,当接地开关在闭合位置时,也不可能进行负荷开关的合闸操作;環網櫃前门一旦打开,负荷开关不能再合闸,从而有效防止了误操作的发生。

再以廣東珠江開關廠生産的SF6絕緣環網開關櫃爲例,該韩国19禁除了在防誤操作、機械電氣聯鎖等方面令人滿意外,還在櫃中安裝了內部故障電弧限制裝置,安裝在電纜室內的自動快速接地開關能在故障電弧産生的幾毫秒內迅速動作熄弧,故障排除後只需對開關櫃進行檢查即可繼續投入使用,使設備損壞降至最低,且沒有高溫氣體從SF6絕緣部分散逸,確保了人身及設備安全。

(2)性能指标高。真空環網櫃、SF6環網櫃所采用的真空、SF6负荷开关为可频繁操作型,其"合-分"额定有功负载的次数可达100次,为产气式、压气式负荷开关等一般负荷开关的10倍以上,而且具有良好的开断能力,短时耐受电流一般达到20kA,短路关合电流一般都能达到50kA。

(3)维护方便。環網櫃一般安装于配电房内,避免了环网電纜分支箱可能会遇到的如车辆碰撞、人为破坏、水淹进水等危险,室内操作维护也将天气对操作的影响降到最低。柜面的清晰面板设计,使接线方式以模拟图的形式标示在柜面,让人一目了然,部分厂家的環網櫃更将操作指导及注意事项标注在柜面上,进一步减少了操作人员发生误操作的可能;大多数韩国19禁都安装了可监测主回路带电状态的带电显示装置,不但可以提示高压带电状况,而且可以与电磁锁配合实现强制闭锁手柄门,提高防误性能;在前门安装的透明有机玻璃观察窗,可直接察看负荷开关的分合闸状态。

(4)使用灵活,易于扩展。随着运行经验的增加,可扩展型環網櫃正逐步取代以前的全封闭型環網櫃;随着紧凑型设计、模块化拼接等方面的进步,现在環網櫃的配置已能很灵活地满足各种设计方案的要求,实现按客户实际需要任意组合;电缆桥架的连接方式也更加灵活,即使在地面不够平整的情况下,也能实现柔软连接,不会出现局部放电的现象;安装配备自动化接口,为建设配电自动化做好准备。

5結束語

多年的实践运行表明,在各种環網櫃中,SF6環網櫃的性能指标、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環網櫃,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。

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