河北电力装备有限公司 河北 邯郸 056004
摘要：本文对充气环网柜的结构合理性、操作安全性、运行方便性及智能化进行了研究与探索，并结合企业的生产实例简述了提高这些途径的方法。
关键词：气体绝缘可靠性环网柜密封性智能化
1 技术背景
随着国家经济的发展，城市电网负荷密度越来越大，配电网络对可靠性的要求越来越高，城市电网供电方式逐步向环网型供电方式发展。随着不断加快的电网发展步伐，中压充气环网柜越来越多的被应用到城市电网、生活小区、建筑群、工矿企业、公共场所及市政道路等，对环网柜的安全性、可靠性、运行合理性及智能化提出了更高的要求。
2 充气环网柜的结构特点
环网柜一般分为空气绝缘、固体绝缘和气体绝缘三种，目前大部分采用气体绝缘，气体绝缘主要的绝缘气体为六氟化硫气体，本文主要论述采用六氟化硫气体绝缘的环网柜。
充气环网柜是将若干个功能单元及连接母线装配在同一个密闭气箱内，主要采用六氟化硫气体绝缘，无任何带电部件外露。充气环网柜气箱采用3.0mm厚的304不锈钢板，可有效防止潮气、盐雾所导致的锈蚀，防护等级达IP67。
按供电单元可分为：负荷开关单元模块、负荷开关-熔断器组合电器单元模块、真空开关模块、计量模块、母联模块等。根据用户的需求，环网柜满足一单元至六单元的任意组合，六单元以上，可向左、右和两侧任意扩展，设计完全根据用户的实际需要，灵活的构成各种组合方案。具有结构简单、体积小、价格低、组合方案灵活等优点。它被广泛使用于城市住宅小区、高层建筑、大型公共建筑、工厂企业、市政供电等负荷中心的配电站以及箱式变电站中。
3 提高环网柜结构特性的途径
3.1改变充气口结构
目前环网柜大部分采用气体绝缘，主要的绝缘气体为六氟化硫气体，而绝缘用的六氟化硫气体是国际公认六种温室气体之一，因此如何保证环网柜的不泄露，成为技术关键。
目前，绝大多企业充气环网柜采用充气口与六氟化硫气体密度继电器共用一个单向阀，充气检漏后安装六氟化硫气体密度继电器，无法对其进行检漏，存在着泄露的隐患。
对充气与六氟化硫气体密度继电器共用一个单向阀结构进行改进，六氟化硫气体密度继电器为单独的一部分，不再与充气共用一个气孔，在柜体上设置单独的充气孔，充气孔采用单向逆止阀。这样关键在于改变了六氟化硫气体密度继电器需充气后安装，无法参与检漏试验的现象，在充气前，已装配好六氟化硫气体密度继电器，保证了与气箱连接所涉及的全部密封部件都能进行检漏试验，有效的保证了产品的可靠性。
3.2低气压闭锁分合闸
充气环网柜六氟化硫气体作为主要灭弧介质，当六氟化硫气体压力降低时，灭弧能力大大下降，当气压下降到极限值时，绝缘性能大大下降，如果进行分合闸操作，气箱内燃弧将无法熄灭，甚至存在爆炸的危险，对操作安全性又提出了严厉的要求。
目前，大部分产品，无法保证低气压闭锁分合闸操作，只有提示说明，好一点的带电动操作机构将六氟化硫气体密度继电器的低压报警输出接点接入分合闸回路，当六氟化硫气体压力低于设定值时，闭锁分合闸，但仍然无法保证低气压时手动操作分合闸。
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改进方案为环网柜安装感应电源模块、闭锁电磁铁及六氟化硫气体密度继电器带低压报警输出接点，感应电源模块对闭锁电磁铁提供电源，六氟化硫气体密度继电器带低压报警输出接点接入电磁锁回路，当压力低于设定值时，闭锁电磁铁回路接通，电磁铁与机构设有连锁，当电磁铁带电接通后，闭锁操作机构，无论是电动操作还是手动操作，从机械连锁保证了操作的可靠性，有效的保证了运行人员的安全。
3.3电缆室可视窗口结构
充气环网柜的绝大多数故障是由于电缆室电缆头与套管底座接触不良，运行时持续发热所导致的故障。绝大多数产品电缆室无观察窗，少数带有观察窗结构，却无法消除静电负荷的发生机及保证发生燃弧时观察窗的强度。
改进结构为环网柜电缆室开观察窗，观察窗的玻璃采用与外壳机械强度相当的钢化防爆玻璃，且玻璃中嵌入金属网，金属网带引出线且引出线接地，即保证运行人员安全同时便于对电缆室内情况进行观察，有利于平时的维护与巡视。
4 故障报警及故障自动定位
4.1故障报警功能
环网供电系统中，若下一级配电网络系统中发生短路或者接地故障，上一级供电系统须在规定时间内进行分断，通过环网柜安装故障指示器，维修人员可根据此指示器的报警信号很快找出发生故障的区段并分断开，及时恢复无故障区段的供电，就会节省大量的工作时间，减少停电时间和范围。
故障指示器由传感器和显示器两部分组成，传感器负责探测电缆通过的电流，显示器负责对传感器传送来的电流信息进行判断及做出故障指示动作。故障指示器依靠其独特的传感器检测信号，利用故障电流产生的电磁场变化，产生脉冲信号激励电路工作。当通过线路上的电流达到故障指示器设定的电流值时，如果过电流持续时间不满足故障指示器设定的电流突变时间，则此电流可能是电机起动等引起的瞬间起动过电流，因而故障指示器不动作。反之，则判断为故障电流，故障指示器翻红牌(或光闪)。
4.2故障自动定位功能
故障自动定位系统包括：故障检测探头（带动作信号远传的故障指示器）、通信终端和后台系统。故障探头安装在环网柜线路分支的进出线端，可以检测短路和接地故障。系统出现短路或接地故障时，检测元件检测到短路故障电流或待定的接地信号电流流过后，探头本地翻牌显示同时通过短距离通信系统，将动作信号传送给后台系统。本系统用于相间短路和单相接地故障时，仅故障检测部分不同，通讯系统、故障处理及显示部分均为公用。
故障自动定位系统是基于故障指示器技术、GSM通信技术和GIS（地理信息系统）技术的一套自动高效的故障点检测及定位系统，主要用于环网柜配电系统各种故障点的自动检测以及定位。配电控制中心的故障定位软件系统与大量现场的故障检测和指示装置配合，在故障发生后的几分钟内即可在控制中心通过与地理信息系统的结合，给出故障位置和时间的指示信息，同时还可以通过GSM短消息的方式将故障指示器位置信息发送到相关人员手机上。有利于维修人员迅速赶到现场，排除故障，恢复正常供电，大大提高供电可靠性，同时也大大减少故障巡线人员的数量和寻线时间，大大提高工作效率。
5 环网柜的发展趋势
随着国家电网公司智能电网、坚强电网的提出，配网建设进入高速发展期，提出了“为提高配电网的可靠性，全面掌握电网的各项运行数据及故障信息，迅速确定或者隔离线路故障区段，新建或者改造配电网时，在有条件的地区实施配网自动化工程”的要求。决定配网自动化的主要因素则是配电网的网架结构、电气一次设备和二次设备的性能。中压环网柜作为配电网中的主要电气设备，除在其负荷开关额定电流开断次数、机械寿命等方面提出要求外，在自动化方面对其具有远端操作功能的操作机构、监视信号系统、故障判别等方面也提出了较高的要求，因此，智能化是环网柜未来的发展趋势，而智能化的基础却是产品可靠地保证。
6 结束语
环网柜的结构合理性、操作安全性、运行方便性及智能化是产品改进的动力与需要，设计过程中，只有全面的考虑设计的各个环节，并对用户使用进行跟踪，掌握一手技术资料才能对环网柜进行持续改进，不断的进行更新换代，为未来环网柜的智能化奠定基础，从而全面促进国家的配网建设。
参考文献
[1]王秋梅，金伟君，徐爱良，钟新华编著：《10kV开闭所的设计、安装、运行和检修》，中国电力出版社，2005年10月.
[2]《电力设备预防性试验规程》 DL/T596.
[3]《3.6kV～40.5kV 交流金属封闭开关设备和控制设备》GB3906-2006.
论文作者:虞忠新
论文发表刊物:《防护工程》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/6
标签：故障论文; 气体论文; 环网柜论文; 指示器论文; 电流论文; 六氟化硫论文; 操作论文; 《防护工程》2017年第30期论文;