简介

长期以来,我国10kV配电系统,通常采用放射式或树干式配电系统。随着我国建设的发展,用电负荷量的密度迅速增加,上述配电系统已很难适应当前和以后发展的需要。由于环式配电系统能使配电线路简化,减少线路走廊,系统改造和发展灵活,管理方便,以及所使用的环网开关柜(简称环网柜)具有体积小、性能优越、可靠性高、接线简化、操作容易方便、造价低的优点,越来越多地被人们所认识。

在国外,环式配电系统已经很普遍了,一般主要使用负荷开关环网柜。在使用断路器或负荷开关均可得场合,则优先采用负荷开关,据资料介绍,国外断路器与负荷开关使用之比一般为1∶5,一些国家则达到1∶10。内地城市新建10kV配电系统已普遍采用环式配电系统,南京市10kW配电系统也在逐步改造形成环式配电系统。

2006年1月正式实施的江苏省地方标准《江苏省工程建设标准》DGJ31/J14-2005中规定,配所--般应优先采用环网单元(环网单元是指环式配电系统中配电所的系统接线)。可见环式配电系统是10kV配电系统的推荐系统和发展方向。

环式配电系统的形式

环式配电系统一般分为开环和闭环两种方式,由于闭环方式继电保护装置整定困难,实际很少采用。为了限制系统短路容量,简化继电保护,环式配电系统应采用开环方式。开环方式的环式配电系统有“单线单环”、“双线单环”、“双线双环”之分，典型接线图见图1-3。

环网柜的主要性能特点

随着我国改革开放不断深入,国外产品逐渐涌入我国,国内企业通过引进或自主开发已生产出质量较好的适合10kV配电系统使用的环网柜已有多家,这些产品已先后在不少10kV配电所中投入运行。目前使用最多的环网柜有空气绝缘负荷开关柜,六氟化硫绝缘的负荷开关柜、负荷开关＋熔断器柜,其次是真空断路器柜和真空负荷开关柜。此外,还有与之配套的计量、互感器、避雷器环网柜等。

环网柜适合环式配电系统的接线,同时也适用于当前大多数10kV配电系统放射或树干式配电的终端配电所接线。

过去国产的负荷开关由于质量不高,容易出现触头灭弧性能差,三相不同步分、合闸,故障开断能力小,操作困难,寿命短的缺陷,从而限制了安装在开关柜内的使用。现在装在环网柜内的新型负荷开关在结构上已作了很大的改变,大大提高了各项性能和使用寿命,成为环网柜中最主要的开关电器。

负荷开关的触头触动了桶形触头,上面带有筒形灭弧管,在断开电流过程中,主触头分开后的几毫秒内仍传导电流,然后迅速断开,保证了主触头之间不产生电弧,因此具有较好的电气性能,提高了负荷开关的开断能力和寿命。当前,10kV级负荷开关的额定电流有400A.630A和1250A三种,分别可以分合5o00kVA.8500kVA和17000kVA负荷。负荷开关操作方式有伞齿轮手动、旋转手动、交流或直流电动操作。各种操作方式均带弹箦储能机构。当开关轴旋转,使曲柄弹簧机构的螺旋压簧储能,在过死点将触电管相应移至“合”或“分”的位置后,能量释放,达到高速度分、合闸。由于弹簧储能机构使手动操作人员操作作用大大减小(最大初始操作力为110N以内,随后用力逐渐减小),操作更加可靠。现在大多数负荷开关环网柜都采用手动操作方式。

在负荷开关＋熔断器组合电器的环网柜中,熔断器是开断电流很高的限流熔断器,开断过程是熔体熔化而引起的电弧在石英砂作用下熄灭电弧断开电路,同时熔断器撞针启动负荷开关的脱扣键(即弹簧储能撞击器),使负荷开关三极触头同步分闸。整个开断过程按反时限的时间电流特性,在10ms之内迅速切断故障,不会出现缺相供电的现象。由于动作时间很短,转移电流(熔断器的溶体熔断使弹箦储能撞击器将负荷开关分闸的整个过程线路承受的故障电流)远小于故障电流蜂值,有效地保护了线路和设备。因此,用负荷开关+熔断器环网柜保护更安全、可靠,选择线路可不进行短路电流校验,节约线路造价。

目前用电单位的10kV配电所,负荷的投切是经常的,短路保护则是极个别的。若采用负荷开关＋熔断器环网柜,则是把控制和保护两个功能分开,用负荷开关来投切电路和隔离故障点,用熔断器完成短路保护功能,充分发挥设备能力,达到经济,合理的目的。

根据1989年国际配电网会议提供的资料,当油浸变压器内发生短路故障时,短路电弧会使油气形成气泡而占据原先属于油的空间,油将压力传给变压器外璧,随着短路的持续而压力愈来愈大,直到油箱炸裂。要使油箱不被炸裂,必须在20ms内切除故障。断路器的动作时间是保护动作时间和断路器固有动作时间两部分之和,其值不小于60ms,可见断路器不能达到保护油浸变压器的目的。负荷开关+熔断器环网柜则能够有效地保护变压器，熔断器保护变压器的熔体选择表1。

负荷开关环网柜及负荷开关＋熔断器环网柜均装置1-2个快速关合的接地开关和接地信号灯,可带三极脱扣弹簧储能撞击器,欠电压或并联脱扣器,超温、瓦期、接地脱扣器及信号设备,以及开关位置显示和闭锁设备。

某些供电部分要求用电单位终端配电所的进线柜和联络柜装设断路器,以便与供电部分变电站出线柜继电维护设备的时限区分开,作到上下级维护时限配。在民用建筑中采用真空断路嚣环网柜,就适合在终端电所作进线柜和联络柜运用。环网柜结构紧凑,比手车柜散热好,外形尺寸小,能够离墙或靠墙装置,占地面积少,节约土建造价。

环网柜的规划运用

环网柜引荐采用手动弹簧储能操作方法。当采用电动弹簧储能操作,并设有继电维护、信号要求功用的环网柜时,应根据要求供给沟通或直流二次电源,一般宜采用沟通弹簧储能操作方法。沟通二次电源可由电压互感柜供给,直流二次电流由4A.h隔镍蓄电屏或12h免维护酸性蓄电池屏供给。小型系统宜采用手动弹簧储能操作方法,此时,超温、瓦斯维护和信息显示所需的电源,因超温和瓦斯都是在变压器运行状态产生,为简化系统、节约出资,维护.信号电源可从变压器低压侧取用,与超温、瓦斯信号线共用一根操控电缆引至环网柜。

电源进出线柜内应设串联间隙氧化锌避雷器，以吸收操作电压和避免雷电波的侵入。维护变压器的出线柜,应装设接地开关和接地信号设备,按丈量和电能计量的要求,在相应的环网柜上装置电压表.电流表、计量表。电源进线柜、计量柜、联络柜内的电流互感器应设在两相上,并在同一系统一切线路上均装在相同的两相上。供接线为D,ynll变压器的出线柜,应在三相上装设电流互感器。维护设备与丈量外表,计量外表不得共用电流互感器的二次线圈。在接地线上不应装置有开断可能的设备。

环式配电系统中的用电单位配电系统接线(环网单元)的电源进出线柜不设维护设备,见图4~6.放射式或树干式配电系统的用电单位终端配电所,进出柜应设维护设备。

运用环网柜的10kV配电所,规划工作量能够适当简化,只要绘出一次系统图及平、剖面图,将规划要求和目的阐明清楚即可。因此,能够省去繁杂的盘面布置图、二次接线图、操作电源系统图和端子板图。运用负荷开关环网柜不需短路电流与继电维护整定计算,减轻了规划工作量。