紧凑型SF6绝缘环网柜，广泛用于世界各地城乡电网、风力发电站、中压开闭所、工厂配电、商业楼宇等地方，因此也是各个国家电力公司管理的配电产品，因此不同地区有不同的要求。本文针对这些应用上的要求进行分析。

引言：城乡电网的电力经高压一次变电至24/12kV 后，需要大量的区域性二次变电站将电力分配至用户终端。SF6全绝缘环网柜作为二次配电的核心产品，应用范围广，数量大，环网柜的安全与可靠性直接影响配电网络的稳定性。虽然典型SF6全绝缘环网柜可以满足应用要求，但也有国家、地区根据安全、应用等制定了一些特殊要求。

一般要求

SF6环网柜是一个完全密封的系统，其所有带电部件以及开关封闭在不锈钢的壳体内。整个开关装置不受外部环境条件的影响，从而可以确保运行可靠性及人身安全，并且实现了免维护。通过选择可扩展母线，可以实现任何组合，达到全模块化。扩展母线完全绝缘和屏蔽，确保了高可靠性和安全性。

符合标准：IEC62271-1; EC62271-100；IEC62271-200；IEC60265；IEC60480等。

 

安全要求

内部电弧等级及泄压方式

对于国外客户，开关柜抗内部电弧故障要求是必须的，因为人的安全是第一位的，环网柜都需要通过内部电弧试验，包括电缆室和气箱都需要通过AFL 20kA 1s的试验，一般只要求AFL前部及两侧满足标准，考虑靠墙安装，对后部防护一般不做要求。

环网柜很多是安装在单独箱变或户外箱里，因此泄压方式主要有以下几种

电缆沟泄压

环网柜气箱和电缆室的内部电弧压力通过电缆室后部的泄压通道直接释放到电缆沟内部，有些设计则是把电缆沟后边封闭起来，专门用了压力释放，但这样会使电缆沟尺寸变小，不利于安装。

柜后部顶部泄压

压力通过后部通道上部释放出来，气流出来后沿着箱顶部走，气流已经过长距离的流动，燃烧火焰及冲击力已明显减小，对设备和人员的伤害较小，避免释放到电缆沟对电缆的破坏，或气箱电弧压力直接从顶部释放到开关室顶部反弹，直接损伤柜前人员，或反弹进一步烧损其它设备。

 

环网柜底部缓冲泄压

有些欧洲国家如比利时电力公司要求环网柜必须按此方式泄压；如下图所示：开关柜装有一个公共底座，底座空间作为电弧冲出的缓冲，压力和能量迅速减小，然后通过后部200x200的开口释放，以减少对人和设备的损伤。

电缆耐压试验

按照IEC62271-200标准规定：开关设备和控制设备可以设计成允许在将电缆连接到开关设备和控制设备时对其进行测试。这可以通过专用测试连接或电缆终端来执行。在这种情况下，开关设备和控制设备应能够承受标准中规定的施加在仍与电缆连接的零件上的额定电缆测试电压，同时应将额定电压施加到电缆的那些部分上。主电路设计为在测试电缆期间保持带电状态。

对每一个电缆试验耐压值，应施加下述试验电压：

将母线侧所有极连在一起，并在其对地之间施加电压值为额定电压Ur的单相电压；

在与电缆连接的每一极上依次施加额定电缆试验电压Uct(a.c.)或Uct(d.c.)， 其他非试极电缆应接地。a)与b)的试验电压应同时施加。

按照标准，试验电压由用户协商，不同种类的电缆对耐压要求是不同，下表是一些客户要求的试验电压，仅供参考。

 

这条标准除了要求对隔离断开工频耐压进行验证，同时也要求产品需要对电缆耐压提供接口，固体绝缘电缆安装到出线套管上后，要求不拆除电缆进行试验，一般有以下几种做法：

电缆头直接试验

取出T型电缆堵头，安装电缆耐压试验绝缘接头进行试验。

电缆试验的操作顺序如下：

a. 切断需试验柜的出线电缆电源；

b. 合接地开关使出线电缆接地；

c. 取下电缆室盖板；

d. 隔离并接地电压互感器、插拔式避雷器、带电显示装置；

e. 连接试验接头/电缆到电缆套管和试验设备；

f. 用模拟电缆室盖板的方法，解锁电缆室门的联锁，使接地开关可以分闸；

g. 操作接地开关分闸；

h. 按照电缆和电缆附件供应商的规范进行电缆试验。

 

通过电缆靴进行电缆耐压试验

这种试验方式要求在电缆室盖板打开的情况进行工频耐压试验，但这与安全的联锁相矛盾，即电缆室盖板在未关闭的情况下是不能分开接地开关的，因此需要联锁中断保护，只允许电缆试验时将电缆室门和接地开关联锁解锁，并放置不允许合闸隔离开关的警告标记；但这些指示警告并不能完全避免误操作，如电缆试验后，电缆室盖板与接地开关间的联锁解除未及时恢复，就会造成误入带电间隔的潜在风险。为避免这个风险，也有设计采用机械钥匙锁的型式，即采用安全钥匙锁来保证电缆室盖板关闭，开关才能操作的设计，即在盖板和柜体各安装一把锁，只有盖板正确完全的安装到电缆室，钥匙才可以拔出来，开关才能操作，这只是额外的补救方案，国外客户很难接受。

通过接地排端子试验

即对三工位开关接地静触头安装绝缘套管和可拆卸的接地短接排，如施耐德的RM6，为了测试电缆绝缘和查找故障，有可能在不断开连接装置的情况下，经RM6向电缆引入42kV直流试验电压，持续15分钟；为了通过接地观察窗引入直流试验电压，应闭合接地开关和打开可移动接地连接装置，试验时需使用特殊试验夹子。

 

通过接地排端子的电缆耐压试验

这种试验方式，只针对于这种环网柜结构，即接地开关保持在合闸位置，将试验套管与接地套管连接进行耐压试验，不需要打开电缆室盖板，但试验后接地短接排未连接或没有可靠连接，可能导致检修带电危险，或不能承受接地短路电流的危险。

专用的电缆耐压试验接口试验

通过一个装有接地排和触头的小门打开时，安装试验套管进行耐压试验；试验完成后，关上门，自动试验短接及接地。该方案简单，避免了拆卸工作，通过小门与开关之间的机械联锁保证小门只有关闭到位后，开关才能被分闸到隔离位置。且该方案断开距离更大，隔离耐压水平更高。

 

专用窗口的电缆耐压试验

  机械钥匙联锁

环网柜的开关间，及开关与盖板间，以及系统各开关、变压器之间的联锁，通常要求采用国际知名工业锁具如FORTRESS, CASTELL等品牌锁具。除非低压断路器锁定于隔离或分闸位置，否则不能触及中压侧接地开关和断路器；除非中压侧接地开关锁定于合闸位置，否则不能触及变压器。

如图7所示，环网柜内部，隔离/接地开关与电缆室门之间的钥匙联锁，电缆室盖板打开后，钥匙被锁定，不能拔出插入到隔离开关锁，即不能操作接地开关；只有盖板合上，钥匙才能拔出，去操作接地开关分闸。而系统角度，只有接地开关合闸，钥匙才能被取出，去开变压器箱的门，实现变压器检修，同时低压断路器不能合闸。

 

 操作安全要求

对于负荷开关+熔断器组合柜，有些负荷开关为实现电动脱扣需要在负荷开关手动合闸后，再反向旋转实现储能，以便使熔断器短路熔断后，迅速实现负荷开关动作转移电流开断，这种设计客户不能接受，原因当负荷开关刚合上时出现短路，熔断器熔断，如果储能还不到位，就不能立即跳闸，造成事故。因此产品设计要绝对安全，考虑到实际应用。

对于联锁，必须采用主动防护型设计，即采用封堵操作孔的方式，使不能操作，通过逻辑控制，避免误操作。

使用环境要求

高湿度地区

对于高湿度的地区，凝露现象会经常发生，一次回路密封在气箱内不受影响，操作机构、二次回路等需要做好防护，还要注意熔断器仓的凝露。如澳大利亚某工业用户，环网柜安装在户外箱内，早晨开机工作，晚上关闭电源没有负荷，某日更换熔断器，发现熔断器座严重腐蚀，因为熔断器仓盖与仓体完全密封，满足IP67要求，硅橡胶压缩量保证高压熔断器与柜体之间承受工频耐受电压，不可能潮气进入熔断器仓，让人百思不得其解。

 

环网柜高压熔丝仓腐蚀

考虑到该设备安装在澳大利亚近海区域，且该熔断器为客户自行配置，现场安装，安装季节也是在夏天湿度大，相对湿度下露点如表3。

 

假定安装熔断器时温度是20摄氏度，80%相对湿度，根据表2露点是16.4度，安装过程持续时间长，安装完成熔断器仓密封，此时仓体内部与外界完全隔绝的理想情况下，箱体内部发生凝露的条件，假设熔断器安装时环境温度25度，相对湿度60%，由于绝缘筒内部与外界隔绝，箱体内部初始空气的温湿度为熔断器安装时环境的温湿度，根据下表所示凝露温度是16.7度，由于设备晚上停机，外界环境温度只有5~10度，形成凝露的露点温度始终低于环境温度，熔断器筒内部一定是在筒内部空气温度低的地方，筒内部温度较低的部位是熔断器筒盖的地方，因此熔断器桶盖上的熔断器卡抓达到露点温度，造成凝露，周而复始，造成镀银氧化和熔丝座严重腐蚀。

因此环网柜必须考虑这种应用场合，使高压熔丝仓保持干燥，更换熔丝时需要满足湿度条件，减少暴露时间，必要时用断路器柜取代组合电器柜。

高海拔应用

对于气体绝缘开关柜，由于主带电回路均设置在充气的封闭气箱中，且外连接均采用固体绝缘方式，因此不受大气压力对外绝缘的影响，对于气体绝缘开关柜，需要主要考虑气箱的强度。

在智利等南美国家，海拔一般在3500米左右，对于SF6紧凑型环网柜来说，海拔的影响主要体现在大气压力的变化，在海拔3500米，大气压力是0.065Mpa，假设充气压力是0.13Mpa绝对压力，在1000米海拔下，气箱内外压力差0.04Mpa，而海拔3000米情况下，内外压力差就达到0.065Mpa，

这种情况下，气箱就会膨胀，严重时会导致气箱破裂，造成漏气等事故。

一般做法是在采用加强型气箱，对压力释放阀、密封圈等结构加强，同时在满足绝缘的情况下，适当降低充气压力。不仅要考虑实际运行的情况，还需要考虑运输过程中是否途经高海拔地区，采用低压力或无压力运输，保证产品的气密性，气箱强度不被破坏。

 

结语

环网柜应用于二次配电量大，开关柜紧凑，通过安装户外开关站、箱式变电站等广泛服务于居民、小工业、商业楼宇等，环网柜技术成熟，产品可靠性高，需要根据国外客户要求提高产品安全性、满足客户应用要求才能够更多的出口到世界各地，中国电气设备制造厂不能只局限于国内竞争，应该勇于走出去，注重产品安全性，可靠性，生产出满足各地要求、世界级的产品。