探究環網柜在工廠中壓配電系統中的作用

黃福

（廣西伊利冷凍食品有限公司 廣西南寧 530105）

探究環網柜在工廠中壓配電系統中的作用

黃福

（廣西伊利冷凍食品有限公司 廣西南寧 530105）

由于在可靠性和安全性上的優勢，環網柜已經越來越多地應用到了工廠的中壓配電系統當中，環網柜出現的時間較短卻發展迅速，主要是因為新發展起來的工業企業和事業單位的建筑物以中、小型容量的配電系統為主，用環網柜既節約成本又能保證安全。環網柜在工廠中壓配電系統中的作用在于廣泛應用于臨時配電系統以及可以保護配電變壓器。在使用環網柜時應注意以下幾點：符合開關加熔斷器組合、限制變壓器的容量、合理的環網配電接線選擇、妥善操作以及監測線路保護和線路障礙。環網柜在未來的應用一定會越來越重要、越來越廣泛。

環網柜；中壓配電系統；作用；注意事項；發展趨勢

傳統的工廠中壓配電系統采用放射式供電的方式，一般采用中置柜作為中壓配電柜式，其開關設備以真空斷路器為主。隨著國家經濟的快速發展，我國城市電網的負荷密度越來越大，對配電網在可靠性上的要求也越來越高，在這種背景下，城市的供電方式正逐步邁向環網的形式，因此在工廠中壓配電系統中應用環網柜不僅順應時代發展，也增加了安全指數。

1 環網柜以及配電系統的概念

環網柜是供電干線形成一個閉合環形的配電網，通過供電電源向環形供電，再從干線上一路一路通過高壓開關向外配電。它的優勢在于，每一個配電之路既可以同它的左側干線取電源，又可以由它的右側干線取電源。中壓配電系統是配電系統中的一種[1]，配電系統是將電力系統從高（降）壓配電變電站出口到用戶端的一段系統，它是一種多種配電設備和配電設施所組成的變化電壓和直接向終端用戶分配電能的一個電力網絡。一般城市的中壓配電網絡為10kW，為了提高供電網絡的整體穩定性，相關部門要求在進行城區配電網絡改造的時候要優先考慮使用環網供電的結構，環網柜不僅增加了穩定性，而且還能有效排除供電的故障，具體如圖1所示。

圖1

萬一線路的一側出現故障或需要進行檢修，為了保證不影響供電，可以選擇閉合環網的開關繼續對負荷進行供電，并且在排除故障的過程中，還可以通過線路上安裝的分段開關對故障線路進行精確的定位，極大地提高了對供電故障的檢修效率。

2 如何在工廠中亞配電系統中采用環網供電的方式

為了便于理解，以下論述均以某家輪胎橡膠廠的實際操作為例，該工廠在項目設計的最初階段按照常規的系統方案進行設計，他們在主廠區集中放置一兩處10kV的開關室，并分別設置了一段10kW的中置式配電柜，然后用10kV的電纜采用放射式的供電方式給14臺10/0.4kV的車間變壓器和3臺10kV的發動機供電。考慮到車間面積比較大的實際情況，為了適應設備的布置要求，業主在方案布置之初就要求他們要盡量靠近各自的用電負荷，因此它們在車間內分散了14個獨立的車間變配電所。為了選擇更合理的配電方式，設計師和業主詳細討論了廠內10kV的配電方案，對比了技術和經濟的雙重考量，最終選擇了采用環網柜應用于廠內的10kV配電系統，這也是參考了業主在國外工廠的布局結構和方案之后得出的結論。采用環網供電的方式具有供電可靠性高的優點，除此之外還具有以下幾個優點：①可以節省大量的低、中壓配電電纜，而在此基礎上還能降低線損；②大大節省了車間內的面積，沒有了10kV開關室的占地并且每套環網柜的占地也縮小了；③中壓環網柜采用熔斷器和負荷開關的組合，摒棄了傳統的真空斷路器，節省資金；④方便日后對廠房的擴建改造等工程。

3 環網柜在工廠中壓配電中的作用

3.1 環網柜應用在工廠臨時配電系統中

還是以上文提到的那家輪胎橡膠廠為例，他們在建設的過程中因為占地面積較大，因此在施工過程中的臨時用電分系統布在廠內6臺500～630kVA的變壓箱內，這種情況下，采取環網柜的方式就比較合理。在工程所選用的戶外型箱變內的10kV側就是環網柜，采取10kV臨時架空線就能夠保證供電穩定。在項目施工過程中，將一期使用的戶外型變相移動至二期工程的工作區域內，可以將原來的10kV施工用臨時架空線延伸至此，依然可以繼續采取環網供電的方式，而這整個過程并不復雜。當然前提是該廠所使用的戶外型箱變環網柜的防護等級足夠高，沒有受到外界因素的不利影響，所以在重新投入使用的過程中還是比較順利的。這一案例證明了環網柜具有維護方便和靈活性強的優點，環網柜一般被放置在配電房里，能夠有效杜絕人為因素對其工作產生的干擾，封閉條件下的另一個好處是環網柜基本不受天氣變動的影響。環網柜人性化的設計理念使得柜面能清楚地呈現出多種接線方式，提高操作者的效率。一般來說，環網柜都安裝可以檢測主回路帶電狀態的裝置，它可以提示帶電情況，并且可以和電磁鎖結合實現關閉手柄門，這樣的設計可以有效防止員工誤操作。而隨著科技的發展，環網柜越來越重視可擴展性，大量緊湊型、模塊化的環網柜被設計出來，這樣的環網柜只要稍作改裝就可以滿足任何配網設計方案的要求。

3.2 環網柜可以起到保護配電變壓器的作用

環網柜已經成為一種被廣泛認可的技術產品，在市場上也能找到很多相似的產品，其中有些環網柜采用了真空負荷開關的設計方案，它具有三工位的高壓功能，也就是隔離、接地和關合。配電設備的合、分負荷電流是比較常見的操作，但開斷短路電流一般就不會發生，負荷開關加上熔斷器組合的環網柜一般會使用負荷開關來完成經常發生的負荷電流的分、合操作，并使用高壓限流熔斷器保護可能因短路而造成損害的設備。在設計斷路器時，一般都會假定最惡劣的情況，所以斷路器的結構大多很復雜，而且其成本十分高昂。環網柜的負荷是以分級供電的形式呈現，它的繼電保護定制配合比較困難，并且在保護裝置需要的配電支流電源內增加了一些附屬的設備已保證安全。負荷開關加上熔斷器組合只根據變壓器的額定電流選擇相應的限流熔斷器，提升速斷的功能，還有它的限流作用，能夠快速去除故障并限制短路電流值，這使得它于上級保護的配合關系得到很大程度的簡化，最終使變壓器可以得到更可靠、更合理的保護。

4 環網柜具體應用中的注意事項

4.1 符合開關加上熔斷器組合環網柜的選擇

一般人會覺得放射式的中壓供電方式采取真空斷路器來保護變壓器會更容易實現過流、瓦斯、溫度保護等全方位的保護，而比較擔心熔斷器的保護能力[2]，但事實卻不一定如此。熔斷器保護變壓器內部不出現故障的效果也許在某些情況下會比斷路器更好，假若發生短路故障，短路電流會使變壓器內部的壓力迅速上升，如果在20ms內沒有斷開閉合器就會造成嚴重后果，但斷路器的作用時間大約需要60ms，但熔斷器在10ms不到的時間里就可以斷開電流。

4.2 限制變壓器的容量

一般的環網柜設計的進出單元負荷開關都是630A，如果考慮散熱的問題以及可靠性的問題，一般會把負荷電流限制在500A以內，因此當供電在10kV時，每個回路所帶的變壓器容量不能大于8600kVA。好在現在的環網柜母線電流已經可以做到足夠大，只要更換更大容量的負荷開關就可以增加每條回路可以負載的電量。

4.3 選擇合理的環網配電接線形式

在運行環網接線時有開、閉兩種運行方式，由于閉環運行要求配電系統具備較高的動、熱穩定性，使得線路的繼電保護比較復雜，如果環路中的任何一段線路發生短路故障都會使環路的兩個線端上一級保護裝置同時跳閘繼而引發整個環路的端電，所以在實際操作中還是較多地采用了開環運行的方式。

4.4 妥善操作環網柜

環網柜在大多數情況下都是采用手動彈簧儲能的操作方式，如果采用手動彈簧進行儲能操作的話，一定要設置好繼電保護和信號要求功能，要按照要求提供直流或交流的二次電源，所以采用交流彈簧儲能的操作方式。

4.5 監測線路保護和線路障礙

環網柜上的自供電型綜合繼保裝置可以實現對變壓器的保護，它的優點在于不用再另外設置輔助電源即而是直接采用環網柜本身的電流互感器即可實現繼電保護。這種設計方式可以直接作用于跳閘脫扣的線圈，實現相間短路和過流保護以及接地故障等保護。

5 結語

雖然環網柜是近幾年才出現的配電系統，但隨著工業技術和經濟實力的快速發展，環網柜在未來會有更多的用武之地。以配電的角度來看，在要求能提供更加穩定的電源而不需要頻繁操作的情況下，采用環網柜是最好的選擇。

[1]高靜芳，李月紅，支智勇，等.10kV環網柜在配電系統中的應用分析[J].城市建設理論研究（電子版），2014（17）：648.

[2]胡新洪.配電系統中環網柜的應用[J].城市建設理論研究，2014（10）：68～69.

TM727.3

A

1004-7344（2016）11-0067-02

2016-3-28

黃福（1983-），男，本科，主要從事高壓配電運行工作。