環(huán)網(wǎng)柜（Ring Main Unit）是一組輸配電氣設(shè)備（高壓開關(guān)設(shè)備）裝在金屬或非金屬絕緣柜體內(nèi)或做成拼裝間隔式環(huán)網(wǎng)供電單元的電氣設(shè)備，其核心部分采用負(fù)荷開關(guān)和熔斷器，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、可提高供電參數(shù)和性能以及供電安全等優(yōu)點。

　　一、國內(nèi)城市10kV電網(wǎng)現(xiàn)狀

　　我國80年代中期以前，10kV配電系統(tǒng)是以放射式為主，放射式與樹干式相結(jié)合為輔的結(jié)線方式，很少采用環(huán)網(wǎng)結(jié)線。配電系統(tǒng)中開關(guān)設(shè)備的選用以斷路器為主，很少采用負(fù)荷開關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，我國負(fù)荷開關(guān)和斷路器的比例大約是1∶10，10kV電壓等級成套開關(guān)柜的受電、饋電柜幾乎都采用斷路器。這種傳統(tǒng)的10kV配電方式不僅占地面積大、投資高，而且可靠性也低。

　　隨著市場經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市高層建筑和大型公共建筑不斷涌現(xiàn)，城市功能越來越趨向完善和復(fù)雜化，對供電可靠性要求越來越高，許多用戶要求有兩路或兩路以上電源供電。特別是沿海開放城市的人口密度激增（將超過2萬人/km2）和城市建筑密度的提高，給線路敷設(shè)帶來困難，并使電網(wǎng)復(fù)雜化，出現(xiàn)故障不易迅速查找和排除。因此，傳統(tǒng)的10kV配電系統(tǒng)的改進(jìn)成為必然。

　　二、10kV配電系統(tǒng)的發(fā)展方向

　　傳統(tǒng)觀念認(rèn)為放射式配電，用斷路器保護(hù)變壓器，容易實現(xiàn)過流、瓦斯、溫度保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)全面，供電可靠，而對于用熔斷器保護(hù)變壓器總是不夠放心。但是，從國外技術(shù)發(fā)達(dá)國家的運(yùn)行實踐和一些資料來看，這些擔(dān)心是多余的。熔斷器保護(hù)變壓器的特性比斷路器更好，能有效地保護(hù)變壓器。1989年國際配電網(wǎng)會議提供的資料表明，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障時，短路電弧會使油氣化成氣泡而占據(jù)原先屬于油的空間，油將壓力傳遞給變壓器殼體，隨著短路的持續(xù)而壓力越來越大，直至油箱炸開。要使油箱不至炸裂，必須在20ms內(nèi)切斷故障。斷路器的動作時間為保護(hù)動作時間和斷路器固有動作時間兩部分之和，其值大于60ms，而限流熔斷器有速斷功能，可在10ms內(nèi)熔斷而切除故障，達(dá)到有效地保護(hù)變壓器的目的。

　　負(fù)荷開關(guān)和斷路器的作用不同，因而其結(jié)構(gòu)相差甚遠(yuǎn)。一個開關(guān)投入和切斷負(fù)荷是經(jīng)常的，而短路保護(hù)則是極個別的，斷路器按很少發(fā)生的短路電流設(shè)計，滅弧要求高，分合閘速度要求快，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操動機(jī)構(gòu)龐大，造價昂貴；負(fù)荷開關(guān)+熔斷器則是把控制和保護(hù)兩功能分開，大量的、經(jīng)常發(fā)生的投切負(fù)荷用負(fù)荷開關(guān)來完成，而極少發(fā)生的短路保護(hù)由熔斷器來完成。這樣，可將結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴的斷路器由結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜的負(fù)荷開關(guān)+熔斷器代替。事實上，我們使用的斷路器，大部分僅起負(fù)荷開關(guān)的作用。

　　負(fù)荷開關(guān)的造價僅為斷路器的30%～50%，負(fù)荷開關(guān)+熔斷器的環(huán)網(wǎng)柜僅為用斷路器的成套開關(guān)柜體積的60%～70%，高度也低，它不僅可減少高壓配電室的面積并降低層高，而且環(huán)網(wǎng)柜不需操作電源，不需專門的控制室，可進(jìn)一步減少占用面積，這對于高層建筑物內(nèi)的配電所更具優(yōu)越性。環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜安裝、調(diào)試方便，維護(hù)簡單，易于實現(xiàn)電網(wǎng)自動化管理?？梢姴捎铆h(huán)網(wǎng)柜比采用斷路器柜帶來的綜合經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。

　　早在80年代以前，我國就有人提出環(huán)網(wǎng)供電，但由于生產(chǎn)環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)不成熟，以至影響環(huán)網(wǎng)柜的推廣。改革開放以來，沿海開放城市資金比較充足，大多選用進(jìn)口設(shè)備，比如ABB公司生產(chǎn)的RGC型SF6環(huán)網(wǎng)柜。最近幾年，我國在研制和引進(jìn)技術(shù)用于環(huán)網(wǎng)結(jié)線的負(fù)荷開關(guān)和熔斷器方面取得了很大的成績，目前可供選擇的設(shè)備不斷問世。且其綜合技術(shù)性能均達(dá)80年代后期國際同類產(chǎn)品的水平。可見，選用環(huán)網(wǎng)供電及環(huán)網(wǎng)柜是符合我國國情發(fā)展的需要，也是必然的。特別是對于負(fù)荷較集中地區(qū)推廣環(huán)網(wǎng)供電具有重要意義。

　　三、環(huán)網(wǎng)柜的主要性能特點

　　隨著我國改革開放的不斷深入，國外先進(jìn)產(chǎn)品不斷涌入我國，國內(nèi)一些企業(yè)通過引進(jìn)或自主開發(fā)，已有幾家能生產(chǎn)出質(zhì)量較好的適合于10kV配電系統(tǒng)使用的環(huán)網(wǎng)柜。柜內(nèi)主要設(shè)備負(fù)荷開關(guān)+熔斷器負(fù)荷開關(guān)+熔斷器SF6負(fù)荷開關(guān)+熔斷器

　　操作方式手動、交流或直流電動彈簧儲能操作手動彈簧儲能操作手動彈簧儲能操作保護(hù)及信號反時限電流保護(hù)、可帶瓦斯、超溫、欠壓、接地、電信號反時限電流保護(hù)、可帶瓦斯、超溫、欠壓、接地、電信號按所需設(shè)置保護(hù)、信號設(shè)備

　　外形尺寸（高×寬×高）800×800×2000mm850×900×2000mm1380×635×1400

　　額定電壓/最高工作電壓10/11.5kV10/11.5kV10/12kV

　　額定電流400、630、1250A400、630A630A

　　額定熱穩(wěn)定電流（有效值）20kA20kA22kA

　　負(fù)荷開關(guān)動穩(wěn)定電流（峰值）50kA50kA50kA

　　額定短路關(guān)合電流（峰值）50kA50kA50kA

　　工頻耐壓（相間及于地/斷口）42/48kV42/48kV50/50kV

　　脈沖耐壓（相間及于地/斷口）75/85kV75/85kV125/145kV

　　注：開關(guān)柜型號中□為開關(guān)柜編號；A為F&開關(guān)、B為ABB開關(guān)。

　　目前，我國使用最多的環(huán)網(wǎng)柜主要為負(fù)荷開關(guān)+熔斷器柜、空氣絕緣負(fù)荷開關(guān)柜，其次是真空負(fù)荷開關(guān)柜。SF6絕緣的負(fù)荷開關(guān)柜、斷路器柜除在特區(qū)使用較多外，內(nèi)地很少使用。環(huán)網(wǎng)柜不僅適合環(huán)式配電系統(tǒng)，同時也適用于當(dāng)前大多數(shù)10kV配電系統(tǒng)的放射式或樹干式配電的終端配電所接線。

　　過去國產(chǎn)的負(fù)荷開關(guān)由于易出現(xiàn)觸頭滅弧性能差，三相不同步分、合閘，故障開斷能力小，操作困難，壽命短的缺陷，從而限制了安裝在斷路器柜內(nèi)的使用?，F(xiàn)在裝在環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的新型負(fù)荷開關(guān)在結(jié)構(gòu)上作了很大的改變，其觸頭形式為筒形觸頭，上帶筒形滅弧管，在斷開電流過程中，主觸頭分開后幾毫秒內(nèi)還傳導(dǎo)電流，然后迅速斷開，保證了主觸頭之間不產(chǎn)生電弧，因此具有良好的電氣性能，提高了負(fù)荷開關(guān)的開斷能力和壽命。當(dāng)前10kV負(fù)荷開關(guān)的開斷能力有400A、630A和1250A三種，分別可以分合5000kVA、8500kVA和17000kVA負(fù)荷。負(fù)荷開關(guān)的操作方式有傘齒輪手動、旋轉(zhuǎn)手動、交流或直流電動操作。各種操作方式均帶彈簧儲能機(jī)構(gòu)。當(dāng)開關(guān)軸旋轉(zhuǎn)，使曲柄彈簧機(jī)構(gòu)的螺旋壓簧儲能，在過死點將觸電管相應(yīng)移至“合”或“分”的位置后，能量釋放，達(dá)到高速度分、合閘。彈簧儲能機(jī)構(gòu)使手動操作人員操作更加方便?，F(xiàn)在大多負(fù)荷開關(guān)環(huán)網(wǎng)柜都采用手動操作方式。

　　在負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合的環(huán)網(wǎng)柜中，熔斷器是開斷電流很高的限流熔斷器，開斷過程是熔體熔化而引起的電弧在石英砂作用下滅弧斷開電路，同時熔斷器撞針啟動負(fù)荷開關(guān)的脫扣鍵 （即彈簧儲能撞擊器），使負(fù)荷開關(guān)三極觸頭同步分閘。整個開斷過程按反時限的時間特性，在10ms內(nèi)迅速切斷故障，不會出現(xiàn)缺相供電現(xiàn)象。由于動作時間很短，轉(zhuǎn)移電流（熔斷器的熔體熔斷使彈簧儲能撞擊器將負(fù)荷開關(guān)分閘的整個過程中線路承受的故障電流）遠(yuǎn)小于故障電流峰值，有效地保護(hù)了線路和設(shè)備。因此負(fù)荷開關(guān)+熔斷器環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)更安全、可靠，線路設(shè)計也不需短路電流校驗，節(jié)省了線路造價。環(huán)網(wǎng)柜結(jié)構(gòu)緊湊，比手車柜散熱好，外形尺寸小，同時可以靠墻或離墻安裝，占地面積小，節(jié)約土建造價。

　　四、環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計運(yùn)用

　　環(huán)網(wǎng)柜一般采用手動彈簧儲能操作方式。當(dāng)采用電動彈簧儲能操作，并設(shè)有繼電保護(hù)、信號要求功能的環(huán)網(wǎng)柜時，應(yīng)根據(jù)要求提供交流或直流二次電源，一般宜采用交流彈簧儲能操作方式。交流二次電源可由電壓互感器柜提供。小型系統(tǒng)宜采用手動彈簧儲能操作方式。此時，超溫、瓦斯保護(hù)和信號顯示所需的電源，因超溫和瓦斯都是在變壓器運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生，為簡化系統(tǒng)、節(jié)省投資，保護(hù)、信號電源可從變壓器低壓側(cè)引出，與超溫、瓦斯信號線共用一根控制電纜引至環(huán)網(wǎng)柜。有關(guān)更多環(huán)網(wǎng)拒的相關(guān)行業(yè)資訊請查看中國報告大廳的中國環(huán)網(wǎng)柜市場調(diào)研及發(fā)展前景研究報告。

　　從國外幾十年運(yùn)行經(jīng)驗和深圳特區(qū)運(yùn)行情況來看，10kV電網(wǎng)采用負(fù)荷開關(guān)+熔斷器保護(hù)變壓器是行之有效的。過去那種不分使用場合和使用性質(zhì)，一律采用斷路器既不經(jīng)濟(jì)也不科學(xué)，應(yīng)盡快改變城市電網(wǎng)現(xiàn)狀，大力推廣環(huán)網(wǎng)供電，使城市電網(wǎng)布局更合理。

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