顾宏
【摘 要】介绍了环网供电及环网柜的特点和类型,以及使用SF6和减少温室气体排放的矛盾,分析比较了气体绝缘环网柜和固体绝缘环网柜的特点,指出固体绝缘环网柜是未来发展的趋势。 黑猎蝽【期刊名称】《电器与能效管理技术》
【年(卷),期】2014(000)023
【总页数】5页(P65-68,70)
【关键词】环网供电;环网柜;SF6;减排;SF6气体绝缘环网柜;固体绝缘环网柜
【作 者】顾宏
【作者单位】穆勒电气（上海）有限公司,上海200335;
【正文语种】中 文
【中图分类】TM591
0 引言
中国经济和建设的飞速发展使电网负荷激增，为此配电方式需不断改进以满足配电网稳固、高质量的技术要求，环网供电方式成为应用愈发广泛的配电方式之一。随着技术和工艺的改进与提升，作为环网供电主设备的环网柜也不断改良并推陈出新。目前，市场主流产品是SF6气体绝缘环网柜(以下简称“SF6环网柜”)，但SF6气体是国际公认的主要温室气体之一，对环保减排而言，需要减少并限制使用。固体绝缘环网柜的出现解决了SF6环网柜的问题，并增添了许多新特点。 1 环网供电和环网柜
“城市化”进程对配电可靠性的要求不断提升，更多用户要求有两路(或两路以上)电源进行供电［1-2］。如采用“放射式供电”，会出现线路敷设困难、故障不易查排、电网升级和改扩建不便等问题;而“环网供电”能方便地为重要负荷提供两路(或以上)电源，简化了配电线路，
方便线路敷设、减少开关设备、降低故障率并容易查故障点。
1.1 环网供电
环网供电指在不同变电站或同一变电站不同母线的两路(或以上)出线，相互间连接形成环路进行供电的方式。其优点有:每一条配电支路既可以从其左侧干线取得电源，也可以从其右侧干线取得电源，即任意一侧干线出现故障，可以从另一侧继续供电。尽管是单路供电，但对每一条配电支路来说得到了类似双路供电的效果，可靠性大大提高。我国规定城市环网供电主接线遵循“N－1安全准则”，即如果线路上有N个负荷，当任何一个负荷发生故障，它都能接受转移过来的负荷，保证其余“N－1”个负荷继续安全供电，不会引起停电或限电。
1.2 环网接线方式针式吸盘
(1)普通环形接线。单一电源供电，由电缆本身构成环式，保证某段电缆故障时其余各个负荷可靠供电，如图1所示。
图1 普通环形接线
(2)不同母线出线的环式接线:此类接线方式中有两个电源，一般开环运行，供电可靠性较高，运行方式比较灵活，如图2所示。
图2 不同母线出线的环式接线
(3)单环形接线。电源取自不同变电站或两段母线，网路中任一段电缆检修时，不会造成任意一个负荷停电，如图3所示。
图3 单环形接线
(4)双环形接线。每个负荷都可从一个独立环网取得电源，可靠性非常高，如图4所示。
图4 双环形接线
芯模(5)双电源双“T”形接线。两回电缆线分别接自不同分段的母线，每个负荷可以从两回电缆上取得电源，这种方式对双电源用户基本做到不停电，特别适用于某些重要用户，如图5所示。
图5 双电源双“T”形接线
1.3 环网柜及其特点
环网柜指用于环网供电的开关柜，柜型包括负荷开关、断路器、负荷开关+熔断器、组合电器、母联、计量、压变等，或是这几者的任意组合或扩展。
环网柜结构紧凑、占地少、价格低、安装方便、投运时间短等，满足“设备小型化”要求，广泛应用于住宅小区、公共建筑、中小企业变电站、二级开闭所、箱式变电站、电缆分支箱等。
1.4 环网柜类型
(1)空气绝缘环网柜。以空气作为绝缘介质，占地面积大，体积大，易受环境影响。
(2)SF6环网柜。以SF6气体作为绝缘介质，主开关封装在一个充满SF6的密闭金属壳体内，操作机构置于金属壳体外。由于壳体封闭，不受外界环境影响，体积比一般空气绝缘环网柜小很多，是目前使用最多的环网柜。
(3)固体绝缘环网柜。采用固体绝缘材料作为主绝缘介质，将开关和所有带电部分用环氧树
脂等绝缘材料进行包裹、浇注，由于开关内部相间及对地安全绝缘距离缩小，尺寸和体积与SF6环网柜相似，并且无SF6排放，可实现免维护。
2 SF6环网柜的使用限制
SF6是造成大气温室效应的主要气体之一，但SF6具有理想的电学性能(绝缘、灭弧、冷却性能好)，负电性强，热传导性和热稳定性好，可循环使用，对周围环境(潮湿、污染和高海拔)不敏感，使用空间小等优良特性，因而作为绝缘和灭弧介质被广泛运用于电气设备中，以实现更紧凑的柜体尺寸。SF6在电力工业中用量最大，据统计每年生产的SF6气体中80%用于电力设备。
联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)和美国环境保护署(EPA)都将SF6列为极度有害、影响最大的温室气体;欧盟F-Gas法规(2006)规定:除没有可行替代品的电力开关柜外，禁止在绝大多数领域使用SF6。
且SF6环网柜使用复杂，投入大，必须购置很多辅助设备:
(1)购置监测SF6泄露装置。用于SF6气体检漏、SF6浓度和氧气含量监测、微水含量检测
混凝土包管等。
(2)配备SF6回收装置。SF6灭弧过程中在气箱内会产生SF4等副产物，因此寿命期后不仅要回收剩余的SF6气体，更要对残留的有毒副产物进行特殊处理。
(3)配置SF6气体净化处理装备，使SF6净化并可再利用。
(4)为变电站配备通风设备。
使用SF6环网柜时必须做到:
(1)尽量避免SF6泄漏。SF6环网柜采用过压密封腔体，不可避免存在气体泄漏现象，在SF6气压降低时进行开断操作可靠性低，直接威胁操作人员的安全，同时设备寿命也相应减少。
(2)工作人员进入变电站前必须先进行强排风，并穿戴专用防护装备。
(3)操作及规程复杂，对有关人员必须进行反复培训。
3 固体绝缘环网柜特点及应用
SF6环网柜对环境的潜在威胁限制了其进一步发展，寻SF6替代品一直是各国研究的课题。固体绝缘环网柜最早由美国伊顿公司于上世纪90年代末开发并推出，其运行中不会产生任何有毒害气体，对环境无影响、可靠性更高，真正实现了免维护。fxdis
固体绝缘环网柜是指将真空灭弧室及隔离开关、接地开关、主母线、分支母线等主导电回路单一或组合，然后用环氧树脂等固体绝缘材料包覆封装于具有一定功能、可再次组合或扩展的全绝缘、全密封的模块里，人可触及的模块表面涂覆有导电或半导电屏蔽层并可直接可靠接地。
3.1 固体绝缘环网柜的特点
(1)环保型设计。不使用SF6作为绝缘和开断介质，而以真空作为开关灭弧介质，采用对环境无影响、可反复循环使用的环保材料作为主绝缘介质。而且尽可能减少元器件的数量，确保运行期间能耗低，故障点少。
(2)真正免维护。固体绝缘环网柜取消了SF6压力容器，开关本体的内绝缘与灭弧采用真空介质，外绝缘采用绝缘筒等固体绝缘材料介质。绝缘筒采用固封技术，将真空灭弧室、主
导电回路和绝缘支撑等结合为一体，密封在金属封闭箱体中，不受外界环境影响。由于整体采用全绝缘、全密封结构，且不存在SF6泄露检测、充气、废物处理等问题，所以做到真正免维护。
(3)性价比高。虽然固体绝缘环网柜初期投入比SF6环网柜略高，但在整个寿命期的总投入远小于SF6环网柜，两者比较如表1所示。用户对安全风险、电网质量、成本控制和可持续性等问题的考虑日益全面，而不仅是初期购买价格，还关心总投入成本。SF6环网柜在寿命期内的维护、加气、处理泄露和最终回收等所需的成本接近于购买成本，而固体绝缘环网柜一次投入无任何后续成本。所以长期来看，采用固体绝缘环网柜的经济效益要远优于SF6环网柜。
表1 SF6环网柜与固体绝缘环网柜的比较项 目 内 容 SF6环网柜 固体绝缘环网柜初期投资 购买成本 低 较高运行环境 装备额外的SF6气体监测、报警、通风设施等 必需 无维护 SF6测漏、补气等 必需 无人员防护 相应的SF6防护器具等 必需 无培训 操作规程，专业人员培训等 复杂 简单寿命期后处理成本 相关装置对剩余SF6气体进行回收处理 必需 无柜内残余的SF6有毒副产物需要额外的特殊处理 必需 无温室气体排放 SF6排放 多 无安全性 SF6压力低时，操作开关的安全性等 低 高使用寿命 存在SF6泄露等问题运行维护成本短长
(4)结构紧凑。在保证柜体安全和操作方便的基础上，设计得尽可能小巧，占地面积和体积甚至比SF6环网柜还小，帮助用户减少占地面积，可带来直接的经济效益。
(5)防内部燃弧设计，更安全可靠。Enexis报告显示:对于主要和次要的开关设备，因内部电弧造成的巨大损失每年至少发生一次［3］。固体绝缘环网柜大都采用了防内部燃弧设计，当有内部电弧出现时，对环网柜的影响会尽可能降低，保证了设备运行更安全、可靠。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议