环网柜结构及原理

　　环网是指环形配电网，即供电干线形成一个闭合的环形，供电电源向这个环形干线供电，从干线上再一路一路地通过高压开关向外配电。这样的好处是，每一个配电支路既可以同它的左侧干线取电源，又可以由它右侧干线取电源。当左侧干线出了故障，它就从右侧干线继续得到供电，而当右侧干线出了故障，它就从左侧干线继续得到供电，这样一来，尽管总电源是单路供电的，但从每一个配电支路来说却得到类似于双路供电的实惠，从而提高了供电的可靠性。 　　所谓“环网柜”就是每个配电支路设一台开关柜（出线开关柜），这台开关柜的母线同时就是环形干线的一部分。就是说，环形干线是由每台出线柜的母线连接起来共同组成的。每台出线柜就叫“环网柜”。 　　 　　环网柜的作用是联系环网线路，提高线路的供电可靠性，如环网线路合环运行或环网线路负荷割接等。环网柜在环网中的使用部位不同，在分类上也略有不同，主要有进线环网柜、出现环网柜和联络环网柜等。 　　是为了实现线路互供，即不同的线路从不同的变电站出来后，互相拉手，正常情况下联络断开，各自运行，但一旦某个变电站停电，就可以把停电的变电站的由变电站线路断开，把联络合上，让另一个变电站带原本由原变电站带的负荷。或者某个线路或变电站带负荷过高，而另一个带负荷过低，则可以有选择性的从某个联络点断开，由负荷较低的线路或变电站来带分担一部分负荷，这样既保证了供电的可靠性，也保证了电网的稳定运行。 　　 　　a、环网柜由开关室、熔断器室、操动机构室和电缆室（底架）四部分组成。 　　b、开关室由密封在金属壳体内的各个功能回路（包括接地开关和负荷开关）及其回路间的母线等组成。壳体由3㎜冷轧钢板（或不绣钢板）焊接而成。每一个功能回路包括一台负荷开关和接地开关。负荷开关是由垂直运动的动触头系统和位于下端的静触头组成，开关合闸时，动触头向下运动，负荷开关接通。接地开关由动触刀和静触刀组成，在弹簧运动过程中，接地开关快速接通。开关室上部和后部开有4个长方形装配工艺孔，环网柜的正面装有观察窗，可看到接地开关的“分”、“合”位置。在环网柜的后部装有防爆装置。 　　c、负荷开关采用压气内吹式结构，灭弧能力强，且不影响相间及对地绝缘，动、静触头均带有弧触头，大大提高了开断次数。 　　d、熔断器与负荷开关室构成变压器保护回路，高压限流熔断器装于环氧浇注的绝缘壳体内，熔断器熔断后，弹出撞针，负荷开关分闸。 　　e、操动机构室位于环网柜正面，在每个功能回路中，负荷开关配有人力（或电动）储能弹簧操动机构，接地开关配有人力储能弹簧操动机构，面板上有分别用于负荷开关合闸操作和手动分闸旋转钮及接地开关的分、合闸操作孔，负荷开关分、合闸位置指示灯和电动分、合闸按钮，并设有模拟线、开关状态显示牌及加锁位置，负荷开关和接地开关的操作具有联锁装置，以防止误操作。 　　 　　1、真空式环网柜：真空式环网柜是新一代环保型固体绝缘真空环网柜产品，该产品采用真空断路器+微机保护装置，所有导电回路全部用环氧树脂或硅橡胶包裹，保证了运行和操作的高安全性，使用电压等级最高可达24KV。 　　2、SF6 环网柜：SF6 环网柜是一种能够随意组合成多回路进出具有切换，联络，保护电力系统功能的以负荷开关作为核心部件的空气绝缘或气体绝缘的中压电器组合设备。它的主回路核心部件是由SF6负荷开关或及附加的断路器及其他一次的辅助电器组成。 　　3、产气式环网柜： 产气式环网柜是利用固体产气的材料（如有机玻璃）制成灭弧元件，开关分合电流时，在电弧的作用下，产气材料分解出气体，使电弧冷却而熄灭。具有分合电流越大，电弧越强，分解的气体越多，灭弧效果越好。 　　4、压气式环网柜：压气式环网柜因采用压气式负荷开关而命名。压气式开关是利用压缩空气吹弧，分闸时，压气活塞快速运动，将气缸内的空气压缩，当灭弧触头分离产生电弧时，压缩气体经喷口吹向电弧，使电弧拉长，在电流低点熄灭，压气式负荷开关一般转移电流在1 kA左右，达到50 kA的关合短路电流，热稳定电流一般是20 k A，3 s。 　　 　　 　　图4 给出了一个最简单的全封闭环网柜的接线图。中压馈线的进线装有负荷隔离开关，通过一个串接限流熔断器的负荷开关把变压器接到环网系统上，既保护到变压器的故障，又能隔离故障变压器，使环网不致断开。现在应用的柜环网都是在基本接线单元的基础上改进、扩展而成的。 　　1、防止误操作，有效保护人身及设备安全 　　以汕头特区成套厂生产的真空环网柜为例，该产品所采用的真空负荷开关是具有三工位的高压开关设备。即隔离、关合、接地，隔离开关与接地开关具有可见的断口，负荷开关与隔离开关具有自动联动的功能，即当真空负荷开关断开后，隔离开关自动断开，形成可见断口，当真空负荷开关合闸时，隔离开关自动先行闭合;负荷开关与接地开关也具有严格的机械联锁与电气联锁，从而在结构上首先保证两者不可能出现误动，即当负荷开关在合闸位置时，不可能进行接地开关的合闸操作，同样，当接地开关在闭合位置时，也不可能进行负荷开关的合闸操作;环网柜前门一旦打开，负荷开关不能再合闸，从而有效防止了误操作的发生。 　　2、性能指标高 　　真空环网柜、SF6 环网柜所采用的真空、SF6 负荷开关为可频繁操作型，其“合- 分”额定有功负载的次数可达100 次，为产气式、压气式负荷开关等一般负荷开关的10 倍以上，而且具有良好的开断能力，短时耐受电流一般达到20kA，短路关合电流一般都能达到50kA。 　　3、维护方便 　　高低压成套设备中的环网柜一般安装于配电房内，避免了环网电缆分支箱可能会遇到的如车辆碰撞、人为破坏、水淹进水等危险，室内操作维护也将天气对操作的影响降到最低。柜面的清晰面板设计，使接线方式以模拟图的形式标示在柜面，让人一目了然，部分厂家的环网柜更将操作指导及注意事项标注在柜面上，进一步减少了操作人员发生误操作的可能;大多数产品都安装了可监测主回路带电状态的带电显示装置，不但可以提示高压带电状况，而且可以与电磁锁配合实现强制闭锁手柄门，提高防误性能;在前门安装的透明有机玻璃观察窗，可直接察看负荷开关的分合闸状态。 　　4、使用灵活，易于扩展 　　随着运行经验的增加，可扩展型环网柜正逐步取代以前的全封闭型环网柜;随着紧凑型设计、模块化拼接等方面的进步，现在环网柜的配置已能很灵活地满足各种设计方案的要求，实现按客户实际需要任意组合;电缆桥架的连接方式也更加灵活，即使在地面不够平整的情况下，也能实现柔软连接，不会出现局部放电的现象;安装配备自动化接口，为建设配电自动化做好准备。 　　 　　环网柜出现的时间不算长，却得到了广泛的使用，这主要是由于新发展起来的工业企业和事业单位的建筑物，从供配电的角度来看，以中，小型容量为大多数其配电变压器一般不超过1250KVA，长期稳定供电，高压开关不频繁操作。对于这类用户，环网柜的性能虽不是最完美的，但却是足够可以胜任的。随着大规模的城市建设，大量大型高层建筑物拔地而起，变配电所往往就设在楼下，根据消防要求，变配电设备必须“无油化”，根据建设面积的合理使用，变配电设备应该“小型化”，于是环网柜或真空断路器，干式变压器，干式互感器就进入了幢幢大楼。环网柜结构简单，运行可靠且安全，维修量很小，运行费用低，比起装有断路器的开关柜，优势很突出。环网柜要求负荷开关具有更高的性能和更小的体积，新型的负荷开关应运而生，这又反过来带动了环网柜的技术进步，当今的环网柜不但性能优良而且系列化了，这更扩展了环网柜的使用范围。

来源：电工基础知识网