2.5 配電網(wǎng)涉及的一次設(shè)備——環(huán)網(wǎng)柜

2.5.1 環(huán)網(wǎng)柜

1.概述

在電力系統(tǒng)中，10kV配電網(wǎng)擔(dān)負(fù)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(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，同時(shí)也帶動了電網(wǎng)的發(fā)展。為了提高供電可靠性、降損節(jié)能，1998年，國家投入巨資，全面啟動城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造，利用3年時(shí)間，對全國2400個(gè)縣農(nóng)村電網(wǎng)和280個(gè)城市電網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)改造。在城鄉(xiāng)農(nóng)電網(wǎng)改造過程中，為了提高用戶供電可靠率和電能質(zhì)量，確定城網(wǎng)裝備向無油化、絕緣化、組合化方向發(fā)展，并簡化電壓等級，建設(shè)雙環(huán)網(wǎng)，高電壓深入負(fù)荷中心，加強(qiáng)城網(wǎng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造。因此，10kV全絕緣環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜以其全絕緣、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、可擴(kuò)展、全天候、安裝方便、無需維護(hù)等優(yōu)越的性能和特點(diǎn)成了城鄉(xiāng)農(nóng)網(wǎng)改造的首選，特別適用于城市配電系統(tǒng)的電纜線路中，應(yīng)用于住宅小區(qū)、高層建筑、中小企業(yè)、大型公共建筑、開閉所、箱式變電站等。目前，環(huán)網(wǎng)柜已成為配電系統(tǒng)的重要設(shè)備之一。

負(fù)荷開關(guān)柜、負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器柜，是交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，主要用于10kV及以下的電纜線路配電系統(tǒng)中，常用于環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)，故俗稱環(huán)網(wǎng)柜。其中主要開關(guān)元件為負(fù)荷開關(guān)、斷路器或負(fù)荷開關(guān)+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(shí)常常是負(fù)荷開關(guān)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(huán)網(wǎng)供電單元，即環(huán)網(wǎng)供電單元中的每一個(gè)功能柜統(tǒng)稱為環(huán)網(wǎng)柜，每個(gè)環(huán)網(wǎng)柜對應(yīng)著一路進(jìn)（出）線支路。

對于每個(gè)環(huán)網(wǎng)供電單元中，可以將每個(gè)負(fù)荷開關(guān)柜或組合電器柜做成單個(gè)柜子，也可將幾個(gè)負(fù)荷開關(guān)柜和組合電器柜集成在一個(gè)柜（箱）體內(nèi)，在這種共箱的環(huán)網(wǎng)供電單元中，通常最多不超過5路進(jìn)（出）線，為了便于組織生產(chǎn)和靈活安裝組合也生產(chǎn)1~4個(gè)支路的柜型模塊，用戶可根據(jù)需要將這些柜型模塊自由組合使用。

2.環(huán)網(wǎng)柜的分類

按照柜內(nèi)的主絕緣介質(zhì)來劃分，環(huán)網(wǎng)柜可分為空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜和SF₆氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，近年來又出現(xiàn)了采用固體絕緣材料的復(fù)合絕緣環(huán)網(wǎng)柜。

按照柜體結(jié)構(gòu)來劃分，環(huán)網(wǎng)柜分為間隔式、共箱式和間隔+共箱混合式3種。

間隔式的優(yōu)點(diǎn)是將1個(gè)支路做成一面開關(guān)柜體，不同方案的柜型可以自由拼接；其缺點(diǎn)是體積大、成本較高。

共箱式的優(yōu)點(diǎn)是將常用的多路進(jìn)出線（一般2~5路）環(huán)網(wǎng)供電單元裝置在一個(gè)充滿SF₆氣體的密封箱體內(nèi)，采用電纜接插件作為進(jìn)出線連接，從而組合體積小、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、安裝容易、維修量小、安全性高。缺點(diǎn)是不利于擴(kuò)展，功能單元有限。

間隔+共箱混合式的優(yōu)點(diǎn)是將1個(gè)支路做成間隔式，分別將2個(gè)支路、3個(gè)支路做成共箱式，形成模塊化生產(chǎn)，可按主接線要求，選擇不同功能模塊任意組合，構(gòu)成更多的支路，方便擴(kuò)展及加裝計(jì)量、分段等小柜型。

3.典型環(huán)網(wǎng)柜介紹

環(huán)網(wǎng)柜采用了成套技術(shù)，把開關(guān)設(shè)備作為一個(gè)整體來考慮，既考慮了電網(wǎng)在整體上對開關(guān)設(shè)備的要求，又考慮了開關(guān)及其他電器元件之間的相互配合。因而適應(yīng)性更強(qiáng)，構(gòu)成上更科學(xué)、使用更可靠，可大大縮短安裝、調(diào)試時(shí)間，減少元器件在安裝調(diào)試過程中可能出現(xiàn)的失誤，較之單個(gè)元件，本身就代表著更高一級的技術(shù)水平。城市乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)，要求供電設(shè)備占地少、投運(yùn)快、可靠性高、抗污染、低噪聲、不可燃等，環(huán)網(wǎng)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(yè)的幾種環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品及其性能。

（1）ABB公司

SafeRing環(huán)網(wǎng)單元如圖2-5所示。

ABB公司的SafeRing是一種用于二級配電網(wǎng)絡(luò)的SF₆氣體絕緣的環(huán)網(wǎng)單元。SafeRing有多種組合形式，適用于12/24kV配電網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)應(yīng)用開關(guān)的場合，額定電流為630A，額定短時(shí)耐受電流25kA/2s、20kA/3s。SafeRing是一個(gè)完全密封的系統(tǒng)，其所有帶電部件以及開關(guān)封閉在不銹鋼的殼體內(nèi)。密封在不銹鋼體中的恒定氣壓條件確保了運(yùn)行的高可靠性及人身安全，并且實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。SafeRing為變壓器的保護(hù)提供兩種選擇：負(fù)荷開關(guān)熔斷器組合電器和安裝有繼電保護(hù)的斷路器。SafeRing還可以提供集成的遙控和監(jiān)測系統(tǒng)。

（2）GE公司

US2000型金屬封閉式環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備如圖2-6所示。

GE公司的US2000型金屬封閉式環(huán)網(wǎng)開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、絕緣強(qiáng)度高、日常維護(hù)工作量小；可配置SF₆負(fù)荷開關(guān)、真空斷路器及SF₆斷路器，SF₆負(fù)荷開關(guān)可配置壓力報(bào)警裝置，可選配負(fù)荷開關(guān)電動操作機(jī)構(gòu)，以及完整的控制、測量和保護(hù)系統(tǒng)，額定轉(zhuǎn)移電流高達(dá)1700A，延伸組合方便，可靈活更換和擴(kuò)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(fù)荷的配電裝置，是根據(jù)配電電纜支接的需要制成的能夠安裝一定數(shù)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(shí)投切分支電纜，在每一個(gè)配電電纜終端至匯流母線間接入熔斷器、刀閘開關(guān)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(lián)絡(luò)或分段功能。隨著配電網(wǎng)電纜化進(jìn)程的發(fā)展，當(dāng)容量不大的獨(dú)立負(fù)荷分布較集中時(shí)，可使用電纜分接箱進(jìn)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(fèi)，于是在出線到用電負(fù)荷的情況中，往往使用主干大電纜出線，然后在接近負(fù)荷的時(shí)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(fù)荷。這樣的接線方式廣泛用于城市電網(wǎng)中的路燈等供電及小用戶供電。

2）電纜轉(zhuǎn)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(zhuǎn)接箱。通常短距離時(shí)采用電纜中間接頭，但線路比較長的時(shí)候，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行轉(zhuǎn)接。

2.特點(diǎn)

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

電纜分接箱進(jìn)出線靈活、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單、操作方便，并且全絕緣、全密封、全防護(hù)、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(zhì)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(jié)構(gòu)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(guān)的電纜分接箱三種。在電力系統(tǒng)10kV配網(wǎng)電纜化工程中，能以一種經(jīng)濟(jì)、可靠、維護(hù)方便的接線方式替代原配網(wǎng)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(wǎng)電纜化工程的首選設(shè)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(huán)網(wǎng)柜。并且，它在必要場合下，可埋在地下或浸于水中，節(jié)省了設(shè)備和電纜的投資，提高了供電的可靠性。

3.類型

1）戶內(nèi)終端電纜分接箱。這是各分支電纜線路終端之間采用戶內(nèi)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(dǎo)體連接形式多為固定螺栓連接結(jié)構(gòu)。

2）戶內(nèi)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(nèi)終端加絕緣套及專用支撐絕緣子或?qū)Ｓ锰坠芡瓿山^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(lián)，電氣連接無棵露金屬件；導(dǎo)體連接形式多為固定螺栓連接結(jié)構(gòu)

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?qū)Ｓ锰坠芡瓿山^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(lián)；導(dǎo)體連接形式多為固定螺栓連接結(jié)構(gòu)。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?qū)Ｓ弥谓^緣子套件組成。絕緣套與專用套管或?qū)Ｓ弥谓^緣子的結(jié)構(gòu)及其相互配合尺寸，通常由可分離連接器的制造廠商統(tǒng)一設(shè)計(jì)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?qū)Ｓ锰坠芡瓿山^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(dǎo)電屏蔽層，保證人觸摸時(shí)不會導(dǎo)致觸電；導(dǎo)體連接形式為固定螺栓連接結(jié)構(gòu)或插拔式連接結(jié)構(gòu)。

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?jǐn)喾绞讲捎糜刹粠щ姴灏问娇煞蛛x連接器完成的電纜分接箱。“不帶電插拔”是指進(jìn)行連接與分?jǐn)啵础安濉被颉鞍巍辈僮鳎┑姆种щ娎|線路已經(jīng)與電源系統(tǒng)隔離。

6）帶負(fù)荷插拔電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分?jǐn)喾绞讲捎糜蓭ж?fù)荷插拔式可分離連接器完成的電纜分接箱。“帶負(fù)荷插拔”是指進(jìn)行連接與分?jǐn)啵础安濉被颉鞍巍辈僮鳎┑姆种щ娎|線路仍與電源系統(tǒng)連接，并且能對該分支電纜線路按規(guī)定的負(fù)荷進(jìn)行規(guī)定次數(shù)的連接（關(guān)合）與分?jǐn)唷?/p>

7）帶負(fù)荷開關(guān)電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分?jǐn)喾绞讲捎糜韶?fù)荷開關(guān)完成的電纜分接箱。帶負(fù)荷開關(guān)能對該分支電纜線路按通常負(fù)荷開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能進(jìn)行連接（關(guān)合）與分?jǐn)唷?/p>

8）帶負(fù)荷開關(guān)加熔斷器電纜分接箱。這是各分支電纜線路的連接與分?jǐn)喾绞讲捎糜韶?fù)荷開關(guān)加熔斷器組合完成的電纜分接箱。帶負(fù)荷開關(guān)能對該分支電纜線路按通常負(fù)荷開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能進(jìn)行連接（關(guān)合）與分?jǐn)啵€可分?jǐn)喽搪冯娏鳌?/p>

4.典型接線實(shí)例

電纜分接箱，是完成配電系統(tǒng)中電纜線路的匯集和分接功能的專用電氣連接設(shè)備，常用于城市環(huán)網(wǎng)供電和放射式供電系統(tǒng)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(huán)網(wǎng)柜配合使用，構(gòu)成電纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖2-9所示。