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        米點傳媒 成就國內專注、完善、值得信賴的電纜分支箱制造企業,主營10KV電纜分支箱35KV電纜分支箱2大系列產品。

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        10kV終端配電宜用環網柜、箱式變電站及電纜分支箱

        內容摘要:文章著重介紹目前常采用的環網柜及環網接線方式和它們的優點及注意事項。對箱式變電站及電纜分支箱的應用也作了介紹。
          
          關鍵詞:環網接線環網柜與環網開關站;箱式變電站及電纜分支箱
          
          大型廠礦多自設降壓站,有高壓配電室及中壓配電室。配電變壓器安裝容量超過10000kVA的較大用戶,大都由城市共用變電站以專用線路放射式供電,本身建有中壓配電室,開關柜內裝主要元件多為真空斷路器。但對中小用戶來說,10kV供電采用環網柜,是最常用的終端配電方式,而中小容量用戶又占絕大多數,此種環網供電足以滿足二級負荷的要求。對三級用電負荷采用電纜分接箱有其突出的優點,應大力提倡及推廣使用。對分散用戶,且用電容量不大時,或要10kV供電伸入負荷中心時,采用箱式變電站(或稱組裝式變電站,預裝式變電站)供電更具合理性。
          
          一.環網接線與環網開關柜
          
          1.環網主接線

          
          環網接線分單環接線,雙環接線,至于三環、四環接線基本不用。使用最多的單環接線,它是由變電站或開關站同一母線段或不同母線段引出二回路電纜線路形成環路,環內負荷由這兩回線路同時供電,一但其中一回路出現故障,另一回路可負擔環內所有負荷的供電。每回電纜線路首段皆有斷路器,每條回路可設縱差保護的導引電纜。為此被保護的線路兩端開關柜內應配有相應的電流互感器。
          
          如果兩回供電線路取自不同的變電站或開關站,有的資料稱此種接線為拉手式環網,筆者對此不予認同,不應叫環網接線了,而應稱雙電源中間有聯絡開關樹干式供電了。單環網供電主接線典型接線看圖1
          
          圖1.單環典型主接線
          
          此種接線供電可靠較高,完全能滿足二級負荷的要求。例如:當A點發生故障,只要把A點兩側的4#、5#負荷開關斷開,可繼續完成供電。只要準確地確定故障點,恢復供電就非常容易了,對于環網典型主接線,有的認為兩路出線只有接入同一變電站同一條母線,或接入同一變電站兩斷母線上,兩段母線的聯絡開關始終處于閉合位置,否則不應稱環網母線。筆者認為,不必在名稱上過于追究了。
          
          2.環網開關柜
          
          所謂環網開關柜,真實的含義是用于環網接線的開關柜,它可以是斷路器柜,也可以是負荷開關柜,或負荷開關加熔斷器柜。環網柜不是個合理稱呼,不過目前所說的環網柜指體積小的負荷開關柜,有點約定成俗的味道,如果對變壓器饋電,即用負荷開關加熔斷器柜。所用負荷開關有SF6負荷開關,也有真空負荷開關,至于產氣式或壓氣式負荷開關柜,由于體積較大,在環網接線中應用較少。SF6氣體是溫室效應明顯的氣體,一旦泄露,污染環境,用它作絕緣及滅弧介質的封閉的負荷開關柜,盡管體積小但維護不便,發展前景不夠樂觀,可能逐步退出市場。真空負荷開關由于真空滅弧室制造非常成熟,截流非常小,不會造成操作過電壓的危害,其封閉性也早已過關,不必耽心滲氣現象發生,美中不足之處是體積比SF6負荷開關柜大,不過目前已有廠家解決真空負荷開關柜體積過大的問題,那就是采用固體絕緣方式,真空滅弧室澆鑄于環氧樹脂中,這樣相間及相對地電氣間隙大大縮小,從而使真空負荷開關柜的體積大為減小,其體積與SF6負荷開關柜不相上下,甚至更小。此種柜可做到少維護或免維護,操作、使用、安裝也非常方便,具有廣闊的發展遠景??傊?,環網柜名稱不夠確切,不夠科學,有的廠家稱緊湊型開關柜,也有的廠家稱金屬封閉箱式開關柜,或緊湊型箱式開關柜。

        3:注意點
          
         ?。?)接入環網系統內的開關站,不得用母線分段開關斷開,如圖2所示
          
          圖2環網系統內開關站錯誤接線
          
          在環網柜中,圖2接線是錯誤的,用戶不得用分段開關把環網斷開。圖2是雙電源加母線聯絡接線。正宗的環網系統的開關站接線應為圖3接法
          
          圖3環網系統內的開關站正確接法
          
         ?。?)環網進出線柜電源側是否裝接地開關、避雷器、帶電顯示器及電流互感器。

          
          有些設計人員或用戶對上述元件是否裝設有很大盲目性及隨意性,根據筆者實踐經驗,建議如下:
          
          電源側不宜裝接地開關,誤操作會造成事故,影響供電安全,況且負荷開關是三工位,有接地一檔,多加接地開關帶來聯鎖麻煩,增加柜子復雜性。如果環網線路全為電纜地下敷設。且又為金屬鎧裝電纜,實無必要加裝避雷器。如果負荷開關為真空開關,由于截流,造成操作過電壓,但開段的是負荷電流,截流很小,操作過電壓不大,可不裝過電壓保護裝置。
          
          帶電顯示器是要裝設的,用來觀察進線是否帶電,尤其回路中無電壓互感器及電壓表時,更應裝設。實際上裝帶電顯示器投資很少,它的傳感器本身就是支持絕緣子。
          
          至于電流互感器是否裝設問題,如果開關站設計帶有微機終端測控裝置一定要裝電流互感器提供電流符號。環網主干線縱差保護,也離不開電流互感器。
          
         ?。?)環網柜是否加裝隔離開關,隔離開關安裝位置如何?
          
          環網負荷開關柜常見的有裝隔離開關,不裝隔離開關及裝雙隔離開關,接線如圖4所示
          
          圖4環網柜中隔離開關的裝設
          
          圖4a中,不加隔離開關,多為SF6開關,本身具有隔離功能。圖b中,負荷開關為真空式,不能作隔離用,要另加隔離開關。圖c為雙隔離,是為檢修負荷開關提供方便。圖d為單電源進線,檢修斷路器時保證人員安全。

        4:負荷開關開斷轉移電流能力
          
          所謂轉移電流,指本來應由熔斷器完成的切斷任務轉移給負荷開關了,當任一熔斷器熔斷后,熔斷器中由火藥或彈簧起動的撞擊器使負荷開關操作機構脫扣,負荷開關三相聯動切除故障電流。這樣避免了因一相熔斷器熔斷造成二相供電的事情發生,一次圖表示方法見圖5
          
          圖5具有開斷轉移電流負荷開關柜主接線
          
          二.環網開關柜及環網開關站的優越性
          
          1.采用環網柜優點

          
          環網柜優越性如下:
          
         ?。?) 投資節約,一臺負荷開關加熔斷器柜,平均造價一萬多元,如果采用KYN-系列手車式真空斷路器柜,造價幾萬元。如果開斷能力要求50kA,真空手車式開關柜每臺達十余萬元,如果改用負荷開關加限流熔斷器代之,同樣開斷預期短路電流50kA,也不過投資萬余元則可。
          
         ?。?) 采用負荷開關配限流熔斷器向變壓器饋電,對變壓器的保護有的地方甚至優于斷路器,主要因熔斷器切除短路迅速且有限流作用,這使在同一回路內的其它元件受益匪淺,即不再考慮動、熱穩定的要求了。
          
         ?。?) 可對變壓器進行全面保護
          
          向變壓器饋電的負荷開關熔斷器柜,應采用全范圍保護用限流熔斷器,全范圍保護熔斷器是一種新型限流熔斷器,它可以可靠開斷引起熔體融化的電流至額定開斷電流之間的任何故障電流,這樣保護過流范圍非常寬廣。當然,為更好地保護變壓器的過載,可加裝電流互感器,通過保護裝置動作負荷開關脫扣機構。負荷開關開斷過負荷電流,稍大的故障電流由熔斷器負責開斷,這兩種開斷電流交匯點稱交接電流,由于過載脫扣與熔斷都有誤差范圍,造成交接電流也有一定范圍。小于交接電流由過載脫扣動作負荷開關完成開斷,大于交接電流時由熔斷器負責切除,從而恢復變壓器得到全面的過流保護。不過用熔斷器保護變壓器過載難度很大,因為全范圍保護不是指對變壓器過載全范圍保護,而是指熔斷器保護范圍比較大而已,例如熔體電流為125A,開斷50kA,不是指電流從125A至50kA范圍內皆可保護,而是超過熔體額定電流一定倍數后才開始熔斷,這樣保護變壓器的過載有一定難度。為此變壓器過載要在低壓側進行,變壓器低壓出口總開關保護變壓器過載,只要低壓側不過載,高壓側也不會過載。變壓器若在高壓側進行過載保護,采用如上所說,由電流互感器、電流繼電器、中間繼電器,動作于高壓側負荷開關脫扣器,不能被全范圍保護熔斷器誤導,使變壓器得不到過載保護。
          
          (4)體積小,占地面積小
          
          對于高層建筑來說,可以說寸土尺金,這樣由環網柜組成的開關站,占地少,這無形帶來更大的投資效益。
          
          更難能可貴的是,把體積小的環網柜集中于一箱體內,組成環網開關站,可置于建筑物旁或干脆置于馬路邊,不占用戶的建筑面積,給用戶帶來更大的效益,而且供電部門管理方便,發生事故不必進入用戶建筑內,方便維護。
          
          環網開關站可作為城市共用開關站,這給供電部門管理帶來更大方便,也擴展了供電范圍。
          
         ?。?)安裝方便,便于擴展
          
          一般環網開關柜安裝非常方便,有的不必開挖基礎溝,只要用膨脹帕栓固定高20#槽鋼,環網柜固定于槽鋼上即可。對于室外的環網開關站,為防積水侵入,采用架高400mm的基礎墩,再在上面架設設備基礎槽鋼即可。
          
          當用電設備增加,需要添加環網柜時,也非常方便,只要把增加柜子與原柜并列,水平母線連接即可。
          
         ?。?)恢復供電時間短
          
          由環網接線供電的個開關站(或用戶變電站)設置智能測控模塊,電源側變電站主控室設環網監控子站。利用光纜或五類雙絞線組網,實現網管智能化。值班人員可足不出戶觀察環網運行情況,完成故障判斷,故障隔離,網絡重構,及負荷調配??珊芸彀循h網故障段隔離,系統快速恢復供電。當然,為達此目的,網內每個開關站除裝智能測控模塊外,主回路要裝電流互感器來檢測電流,負荷開關采用電動操作機構,操作電源可由電源側電壓互感器取得。
          
          有人認為放射式供電可靠,這是一種慣性思維,放射供電電纜一但故障,排除要很長時間,倒不如環網供電采用故障隔離的辦法恢復供電快。有鑒于此,環網供電滿足二級負荷是沒問題的。

        三.應大力推廣箱式變電站及電纜分支箱的采用
          
          對于用戶分散,用電負荷容量小的供電,以前多采用樹干式架空線路加桿上變電所的供電方式。此種供電方式供電可靠性低,架空線受自然災害影響大,容易遭雷擊及單相接地事故。由于架空線路受出線走廊的限制,很難伸入負荷中心。另外,架空線路及桿上變電所,對城市的美觀也大受影響。
          
          如果改用環網接線加箱式變電站,既美觀又可靠,且可直接伸入負荷中心,減少供電損耗。城市路燈供電及居民小區的供電,簡直到了非他莫屬的地步。箱式變結構分三部分,即高壓部分、變壓器部分及低壓配電部分。高壓部分多采用環網接線,為此要有三臺環網柜組成,即兩臺負荷開關柜作進出線之用,一臺負荷開關加熔斷器柜做變壓器的饋電之用,接線圖如圖6所示
          
          圖6箱變高壓側主接線
          
          用于箱式變電站高壓側為環網電纜供電,不但對城市美觀不受影響,而且供電不受自然災害的影響。在空間狹小的箱式變壓器高壓室內,裝三臺中壓柜,非小型環網柜莫屬了。
          
          在供電要求不是很高的地方,應推廣電纜分支箱的應用,它的功能可由一路電纜分成幾路分支的放射式向各用戶供電,這比環網開關站更節省,占地更少,可裝于城市馬路邊上。目前應用非常普遍。
          
          電纜分支箱的電纜接頭采用專用插接式,可靠性非常高,節省空間且安裝方便,這樣把電纜的最大故障點——電纜頭的故障基本消除,從而提高了供電的可靠性。另外,每臺支線末端所接變壓器因為也有保護,這樣不存在分支電纜的過載問題。電纜分支箱根據用戶要求可裝總開關,以便分支箱的維護,并做分支線的總保護。電纜分支箱典型接線見圖7所示。
          
          圖7分支電纜箱典型接線
          
          作者簡介:

          
          湯繼東,曾任國電南自通華集團及現代重工(中國)電氣有限公司總工程師,現任中國電工技術學會工業與建筑應用電氣專業委員會秘書長。多年從事供配電設計,設計工程項目有電廠、高層建筑(深圳地王大廈及報業大廈)、民用及工業建筑的電氣設計,也參與甲方項目管理及工程監理,在中外合資電氣公司從事產品設計,事故處理及技術培訓。
          
          參與《低壓配電設計規范》GB50054-95的起草
          
          著作有1:《室內水電裝修問答》(廣東科技出版社)
          
          2:《深圳地王大廈》(電氣部分,中國建筑出版社)
          
          3:《高層建筑電氣工程》(中國電力出版社)
          
          4:《低壓配電常見問題分析》(中國電力出版社)
          
          5:《電氣設計及電氣設備選型手冊》(湖南科技出版社)的主審
          
          6:《電氣設計及電氣成套技術》(中國電力出版社)待版

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