2.5 配電網涉及的一次設備——環網柜

2.5.1 環網柜

1.概述

在電力系統中，10kV配電網擔負著分配電能的重要職能，起著異常重要的作用。近年來，我國經濟飛速發展，同時也帶動了電網的發展。為了提高供電可靠性、降損節能，1998年，國家投入巨資，全面啟動城鄉電網建設改造，利用3年時間，對全國2400個縣農村電網和280個城市電網進行建設改造。在城鄉農電網改造過程中，為了提高用戶供電可靠率和電能質量，確定城網裝備向無油化、絕緣化、組合化方向發展，并簡化電壓等級，建設雙環網，高電壓深入負荷中心，加強城網結構的技術改造。因此，10kV全絕緣環網開關柜以其全絕緣、結構緊湊、體積小、可擴展、全天候、安裝方便、無需維護等優越的性能和特點成了城鄉農網改造的首選，特別適用于城市配電系統的電纜線路中，應用于住宅小區、高層建筑、中小企業、大型公共建筑、開閉所、箱式變電站等。目前，環網柜已成為配電系統的重要設備之一。

負荷開關柜、負荷開關+熔斷器組合電器柜，是交流金屬封閉開關設備，主要用于10kV及以下的電纜線路配電系統中，常用于環網供電系統，故俗稱環網柜。其中主要開關元件為負荷開關、斷路器或負荷開關+熔斷器組合電器，在此斷路器通常不要求快速重合閘功能。由于在使用時常常是負荷開關柜與組合電器柜配套使用，所以它們這種配套使用的單元被稱為環網供電單元，即環網供電單元中的每一個功能柜統稱為環網柜，每個環網柜對應著一路進（出）線支路。

對于每個環網供電單元中，可以將每個負荷開關柜或組合電器柜做成單個柜子，也可將幾個負荷開關柜和組合電器柜集成在一個柜（箱）體內，在這種共箱的環網供電單元中，通常最多不超過5路進（出）線，為了便于組織生產和靈活安裝組合也生產1~4個支路的柜型模塊，用戶可根據需要將這些柜型模塊自由組合使用。

2.環網柜的分類

按照柜內的主絕緣介質來劃分，環網柜可分為空氣絕緣環網柜和SF₆氣體絕緣環網柜，近年來又出現了采用固體絕緣材料的復合絕緣環網柜。

按照柜體結構來劃分，環網柜分為間隔式、共箱式和間隔+共箱混合式3種。

間隔式的優點是將1個支路做成一面開關柜體，不同方案的柜型可以自由拼接；其缺點是體積大、成本較高。

共箱式的優點是將常用的多路進出線（一般2~5路）環網供電單元裝置在一個充滿SF₆氣體的密封箱體內，采用電纜接插件作為進出線連接，從而組合體積小、環境適應性強、安裝容易、維修量小、安全性高。缺點是不利于擴展，功能單元有限。

間隔+共箱混合式的優點是將1個支路做成間隔式，分別將2個支路、3個支路做成共箱式，形成模塊化生產，可按主接線要求，選擇不同功能模塊任意組合，構成更多的支路，方便擴展及加裝計量、分段等小柜型。

3.典型環網柜介紹

環網柜采用了成套技術，把開關設備作為一個整體來考慮，既考慮了電網在整體上對開關設備的要求，又考慮了開關及其他電器元件之間的相互配合。因而適應性更強，構成上更科學、使用更可靠，可大大縮短安裝、調試時間，減少元器件在安裝調試過程中可能出現的失誤，較之單個元件，本身就代表著更高一級的技術水平。城市乃至鄉鎮，要求供電設備占地少、投運快、可靠性高、抗污染、低噪聲、不可燃等，環網柜的自動化、智能化程度越來越高，可以滿足這些要求。

下面介紹知名企業的幾種環網柜產品及其性能。

（1）ABB公司

SafeRing環網單元如圖2-5所示。

ABB公司的SafeRing是一種用于二級配電網絡的SF₆氣體絕緣的環網單元。SafeRing有多種組合形式，適用于12/24kV配電網絡中大多數應用開關的場合，額定電流為630A，額定短時耐受電流25kA/2s、20kA/3s。SafeRing是一個完全密封的系統，其所有帶電部件以及開關封閉在不銹鋼的殼體內。密封在不銹鋼體中的恒定氣壓條件確保了運行的高可靠性及人身安全，并且實現了免維護。SafeRing為變壓器的保護提供兩種選擇：負荷開關熔斷器組合電器和安裝有繼電保護的斷路器。SafeRing還可以提供集成的遙控和監測系統。

（2）GE公司

US2000型金屬封閉式環網開關設備如圖2-6所示。

GE公司的US2000型金屬封閉式環網開關設備結構緊湊、絕緣強度高、日常維護工作量小；可配置SF₆負荷開關、真空斷路器及SF₆斷路器，SF₆負荷開關可配置壓力報警裝置，可選配負荷開關電動操作機構，以及完整的控制、測量和保護系統，額定轉移電流高達1700A，延伸組合方便，可靈活更換和擴展。

2.5.2 電纜分接箱

1.作用

電纜分接箱（分支箱）是用于電纜線路中分接負荷的配電裝置，是根據配電電纜支接的需要制成的能夠安裝一定數量的配電電纜終端的戶外封閉箱，如圖2-7所示。為便于隨時投切分支電纜，在每一個配電電纜終端至匯流母線間接入熔斷器、刀閘開關或可帶電插拔的電纜終端，有的還在支接的回路中加裝短路指示器，以便為判斷故障的分支電纜線路提供信息。電纜分接箱不能用作線路聯絡或分段功能。隨著配電網電纜化進程的發展，當容量不大的獨立負荷分布較集中時，可使用電纜分接箱進行電纜多分支的連接。

1）電纜分接作用。在一條距離比較長的線路上有多根小面積電纜往往會造成電纜使用浪費，于是在出線到用電負荷的情況中，往往使用主干大電纜出線，然后在接近負荷的時候，使用電纜分接箱將主干電纜分成若干小面積電纜，由小面積電纜接入負荷。這樣的接線方式廣泛用于城市電網中的路燈等供電及小用戶供電。

2）電纜轉接作用。在一條比較長的線路上，電纜的長度無法滿足線路的要求，那就必須使用電纜接頭或者電纜轉接箱。通常短距離時采用電纜中間接頭，但線路比較長的時候，根據經驗在1km以上的電纜線路上，如果電纜中間有多中間接頭，為了確保安全，會考慮用電纜分接箱進行轉接。

2.特點

圖2-8所示為10kV電纜分接箱，其廣泛適用于商業中心、工業園區及城市密集區。

電纜分接箱進出線靈活、體積小、結構緊湊、安裝簡單、操作方便，并且全絕緣、全密封、全防護、全工況。電纜分接箱可安裝電纜故障指示器，便于迅速查找電纜故障，能夠抗洪水、抗污穢、抗凝露、抗凝霜、耐腐蝕，可安裝帶電指示器，提示操作人員線路帶電。另外，它還有多種箱體材質可選擇：普通鋼配軍品綠色、鏡面不銹鋼、不銹鋼配軍品綠色等。

電纜分接箱按照結構形式和電纜接頭種類的不同可分為美式電纜分接箱、電纜分接箱和帶開關的電纜分接箱三種。在電力系統10kV配網電纜化工程中，能以一種經濟、可靠、維護方便的接線方式替代原配網架空線中大量的分支，并且電纜分接箱以全絕緣、全密封的特性而使線路故障率大為降低，成為配網電纜化工程的首選設備。因簡單、方便、靈活的連接組合方式，它在某些場合下可代替環網柜。并且，它在必要場合下，可埋在地下或浸于水中，節省了設備和電纜的投資，提高了供電的可靠性。

3.類型

1）戶內終端電纜分接箱。這是各分支電纜線路終端之間采用戶內終端與母排加普通支撐絕緣子（或與普通套管）完成絕緣和電氣連接的電纜分接箱。其絕緣形式含全空氣部分，高壓電氣連接存在裸接金具；導體連接形式多為固定螺栓連接結構。

2）戶內終端加絕緣套電纜分接箱。這是各分支電纜線路終端之間采用戶內終端加絕緣套及專用支撐絕緣子或專用套管完成絕緣和電氣連接的電纜分接箱。其絕緣形式為固體絕緣與空氣串聯，電氣連接無棵露金屬件；導體連接形式多為固定螺栓連接結構

3）非屏蔽型可分離連接器電纜分接箱。這是各分支電纜線路終端之間采用非屏蔽型可分離連接器及其專用支撐絕緣子或專用套管完成絕緣和電氣連接的電纜分接箱。其絕緣形式為固體絕緣與空氣串聯；導體連接形式多為固定螺栓連接結構。可分離連接器是一種可分離式終端，一般由絕緣套和與其直接配合安裝成一體的專用套管或專用支撐絕緣子套件組成。絕緣套與專用套管或專用支撐絕緣子的結構及其相互配合尺寸，通常由可分離連接器的制造廠商統一設計和制造或選定。

4）屏蔽型可分離連接器電纜分接箱。這是各分支電纜線路終端之間采用屏蔽型可分離連接器及其專用支撐絕緣子或專用套管完成絕緣和電氣連接的電纜分接箱。其絕緣形式為全固體絕緣，所有絕緣件的外表面均擠包（推薦選用）或噴涂有導電屏蔽層，保證人觸摸時不會導致觸電；導體連接形式為固定螺栓連接結構或插拔式連接結構。

5）不帶電插拔電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分斷方式采用由不帶電插拔式可分離連接器完成的電纜分接箱。“不帶電插拔”是指進行連接與分斷（即“插”或“拔”操作）的分支電纜線路已經與電源系統隔離。

6）帶負荷插拔電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分斷方式采用由帶負荷插拔式可分離連接器完成的電纜分接箱。“帶負荷插拔”是指進行連接與分斷（即“插”或“拔”操作）的分支電纜線路仍與電源系統連接，并且能對該分支電纜線路按規定的負荷進行規定次數的連接（關合）與分斷。

7）帶負荷開關電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分斷方式采用由負荷開關完成的電纜分接箱。帶負荷開關能對該分支電纜線路按通常負荷開關標準規定的性能進行連接（關合）與分斷。

8）帶負荷開關加熔斷器電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分斷方式采用由負荷開關加熔斷器組合完成的電纜分接箱。帶負荷開關能對該分支電纜線路按通常負荷開關標準規定的性能進行連接（關合）與分斷，還可分斷短路電流。

4.典型接線實例

電纜分接箱，是完成配電系統中電纜線路的匯集和分接功能的專用電氣連接設備，常用于城市環網供電和放射式供電系統中的電能分配和終端供電，一般直接安裝在戶外。它可以和環網柜配合使用，構成電纜環網結構，如圖2-9所示。