環網開關櫃

環網開關櫃

環網櫃是一組高壓開關設備裝在鋼板金屬櫃體內或做成拼裝間隔式環網供電單元的電氣設備,其核心部分採用負荷開關和熔斷器,具有結構簡單、體積小、價格低、可提高供電參數和性能以及供電安全等優點。它被廣泛使用於城市住宅小區、高層建築、大型公共建築、工廠企業等負荷中心的配電站以及箱式變電站中。

基本介紹

  • 中文名:環網開關櫃
  • 分類1:空氣絕緣和SF6絕緣
  • 作用:控制和保護
  • 分類二:戶內環網和戶外環網
產品介紹,選購要點,

產品介紹

環網櫃一般分為空氣絕緣和SF6絕緣兩種,用於分合負荷電流,開斷短路電流及變壓器空載電流,一定距離架空線路、電纜線路的充電電流,起控制和保護作用,是環網供電和終端供電的重要開關設備。櫃體中,配空氣絕緣的負荷開關主要有產氣式、壓氣式、真空式,配SF6絕緣的負荷開關為SF6式,由於SF6氣體封閉在殼體內,它形成的隔斷斷口不可見。環網櫃中的負荷開關,一般要求三工位,即切斷負荷,隔離電路、可行靠接地。產氣式、壓氣式和SF6式負荷開關易實現三工位,而真空滅弧室只能開斷,不能隔離,所以一般真空負荷環網開關櫃在負荷開關前再加上一個隔離開關,以形成隔離斷口。
環網櫃是俗稱,一般指用於環網線路中或終端的SF6負荷開關及SF6負荷開關+熔斷器組合電器。SF6負荷開關是近年來不少用戶體會到的一種優良負荷開關,除電壽命長,開斷力強等與真空負荷開關有共同的優點外,其突出優點是容易實現三工作位(接通、斷開和接地),小電流(電感、電容)開斷,抗嚴酷環境條件能力強。適宜在城鄉中壓配電網推廣套用。
負荷開關是帶有簡單滅弧裝置的一種開關電器,使用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質的負荷開關稱為SF6負荷開關,它可以作為關合和開斷負荷電流及過載電流用,亦可以作為關合和開斷空載線路、空載變壓器及電容器組等,凡具有接通、斷開和接地功能的三工作位負荷開關,都有結構簡單、價格便宜的特點。只是負荷開關不能斷開短路電流。
SF6負荷開關+熔斷器組合電器是由SF6負荷開關來承擔過載電流(此過載電流對SF6負荷開關來說仍在負荷開關額定開斷電流的範圍以內)和正常工作電流的關合和開斷,並且還要求承擔“轉移電流”的開斷。而變壓器高壓側的短路保護和過載保護由高壓限流熔斷器來承擔。這時一組SF6負荷開關及三個帶觸發器的熔斷器,只要任何一個觸發器動作,其聯動機構會使負荷開關三相同時自動分閘。兩者有機的結合起來,就可滿足配電系統各種正常和故障下運行操作保護的要求。
環網櫃可分為戶內環網和戶外環網
戶內環網一般用於高壓側的配電,由進線櫃、計量櫃、PT櫃、變壓器出線櫃組成,對於用電要求較高的用戶,進線必須採用雙電源切換櫃。七樓所說的“也有人將負荷開關及熔斷器組合的高壓開關櫃叫環網櫃,主要是容易和用斷路器的開關櫃區分開來”不太準確,環網櫃也有裝斷路器的方案
戶外環網一般用於城市電網,採用共箱式的SF6環網櫃,這種櫃型最大的特點是防護等級高,可以做到IP67,適合用於戶外,並且能短時間浸水。環網供電的方案一般採用一路環進,一路環出,兩到三回做做出線迴路,即形成手拉手的環網供電模式。
為保證供電的可靠性,連續性,採用兩個進線供電,這就形成了一個環.採用SF6負荷開關,3工位(合閘,分閘,接地),分線路,變壓器。

選購要點

隨著城網建設與改造,環網供電方式越來越被普遍採用,相應而配套的環網櫃亦應運而生。環網櫃是一種新型的成套裝置,一般由三個間隔組成:即進。出線間隔(或稱支路單元)和變壓器迴路間隔(或稱配電單元)環網櫃是環形線路中最重要的設備之一,其各方面性能,直接影響著環網供電的可靠性。一個完善的環同供電方案,也必需有優良的環網控制設備,才能恰到好處地發揮其優越性。因此10kV環網開關櫃的選擇變得至關重要。 10kV環網開關櫃選購要點:
110kv環網開關櫃的技術要求
拉手環網供電方案,這種方案的特點是由若干個供電分支節點,即10kV環網開關或稱支路單元、配電單元(如圖A01A02A03等)電力電纜等通過拉手方式連成一閉合環網結線。
為了更好地保證城鎮供電的可靠性,提高電能質量,這種環網供電線路要求10kV環網開關櫃應具備如下技術性能:
1.l繼電保護
如圖1當電纜L1發生接地(或相間短路)故障時,環形線路對故障的切除與隔離處理可分為兩種情況:
1.環網開關A02B01迅速跳閘,將故障電纜隔離,而不影響對用戶的供電或越級跳閘。這就要求環網開關A02B01配置縱聯差動保護裝置(如LCD3A或方向過電流保護裝置;這種處理要求A02B01為斷路器開關並具備完整的繼電保護系統,能滿足選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的要求。
2.變電站開關F01F02迅速跳閘,再由配網自動化系統通過SCADA功能操作使A02B01分閉,將故障電纜隔離,然後迅速恢復對用戶的供電。這種處理方式,A02B01可選用負荷開關但必須具備完整的自動化配電系統所需的檢測、監視、控制和遙信全部功能接口,以達到選擇性、快速性、靈敏性和可靠性的要求。
在拉手環網供電方案中當配變001發生(短路)故障時。作為保護變壓器的開關A03應能迅速跳閘(配變發生故障不應由變電站出口開關動作)能在20m內將故障配變隔離,而不影響環型線路供電或超級跳閘。這就要求A03開關為斷路器或負荷開關+限流熔斷器,並配備過流、速斷和接地(零序)保護功能。同樣要滿足選擇性、快速性、靈敏性和可大性的要求。
1.2配網自動化
環網供電作為今後輸配電的一種發展方向,配網自動化是提高配網運行、維護和管理水平所必需的技術措施,也是進一步提高供電可靠性、保證電能質量最直接、最有效的技術手段。
配網自動化的具體內容為:
遙控:通過系統控制中心能模擬或有效地對每個環網點三側環網開關進行分合閘操作。但不能控制接地開關接地開關只能在工作現場按有關程式進行手動操作;
遙測:系統控制中心或現場均能檢測到每個環網點的母線三相電壓、電流值(有功、無功功率,有功、無功電度)以及每個環網點的負荷電壓、電流值(有功、無功功率,有功、無功電度)直流系統的電壓、電流值和配變溫度等;
遙信:系統控制中心或現場均能監視到每個環網點環網開關接地開關位置,直流電源開關位置,環網開關就地及遠方操作信號,各種保護動作信號、煙感信號,控制保護電源、輔助導線監視信號等。
10kV環網開關拒應具有上述數據接口,保證環網供電能由手動操作逐步升級到SCADA和配合將來分步實施配網自動化配電系統所需的檢測、監視控制和遙信全部功能。
1.3主要技術參數
l.環網開關拒額定電壓及絕緣水平
所選取環網開關額定電壓應大於或等於所在配電系統的電壓。但應注意的國內外關於額定電壓的定義是不同的國內所講的額定電壓是指具有定值或設備承受的標稱電壓,並非最大值,最大電壓為額定電壓的115%;而國外所講的額定電壓,指系統具有或設備承受的電大電壓值。因此,就額定電壓本身的意義來指的中國的額定電壓10kV接近與國外的額定電壓12kV另外,由於國內外配電系統中性點接地方式不同,國外的配電電壓等級,為中性點接地系統。而國內大部分地區為中性點不接地系統(僅少數沿海城市,已改為中性點經小電阻接地)因此國內外對開關和開關拒的耐壓要求是不同的下面列表對比。
國內外絕緣標準對比
國內:中性點接地方式(不接地),額定電壓(10KV),工頻耐壓(42KV/imin),標準雷電衝擊耐壓(75KV/min),輔助迴路工頻耐壓(3.5KV/min),最小絕緣距離(125min),標準(ICE)
國外:中性點接地方式(接地),額定電壓(12KV),工頻耐壓(28KV/imin),標準雷電衝擊耐壓(75KV/min),輔助迴路工頻耐壓(3.5KV/min),最小絕緣距離(125min),標準(KL40291DL40491)
2.環網開關櫃額定電流、動、熱穩定和開斷性能
所選取環網開關額定電流應大於所在饋線的最大負荷電流。除此之外,環網開關還應具備如下能力:
a.具有開斷空變的能力。配變空載電流一般為額定電流的2%左右。如果選用負荷開關+限流熔斷器控制配變,配變容量不宜大於1250kVA否則應選用斷路器或開斷性能較好的真空負荷開關SF6負荷開關
b.具有開斷電纜充電電流的能力。接入環網櫃的進出電纜截面為240mm2時,其充電電流為0.8A/Km進出電纜截面為300mm2時,其充電電流為0.9/Km因此一般要求正常情況下能開斷不小於16A環網電纜的充電電流;
c.具有開斷短路電流的能力。如果選用負荷開關時,則不能滿足這要求,這時只能靠變電站出口開關來開斷;
d.具有動熱穩定承受能力。短路或異常情況下能開斷短路電流。國大部分地區一般要求熱穩定電流在1620kV/2左右,動穩定電流則按標準規定為相應熱穩定電流的2.5倍,隨著系統容量的不斷增大,該數值也將會有所升高。若製造商紛出的熱穩定電流不是2s值,則可按I2t相等的原則進行換算後校核。
1.4操作、保護、信號電源
SCADA要求每個環網開關應有電訊號操作功能,因此,每個環網點應能提供可供開關操作及保護信號的電源,一般可分為兩種情況:
1.交流操作這在選用負荷開關時使用得比較多,操作電源由開關自帶PT提供或由配變提供,其特點是比較簡單,但首次操作只能手動或提供外電源;
2.直流操作這在選用斷路器開關時使用得比較多,操作電源由專門直流電源裝置(可配置一套全自動免維護的直流電源裝置)提供,其特點是投資比較大,但可靠性高。直流電源充電機輸入電壓應為380/220V直流輸出電壓為220V或相應值。
作為高壓開關操作電源和保護、信號電源均應能為RTU提供其電壓、電流以及運行(包括正常或故障)狀態數據接口。
1.5開關及其操作機構
開關環網櫃的核心,而操作機構又是開關核心,其操作性能優劣直接影響著環形線路的可靠性,所以開關操作機構應能滿足如下要求:
l.開關操作機構應堅固耐用,能抵受操作時的機械力量。操作桿應有防滑及由上至下操作設計,操作機構的力量不能大於350牛頓(35Kgf操作距宜在300mm至1850mm之間;
2.開關操作機構應不會因短路或鄰近開關操作而引起的外力而受到誤動影響;
3.開關操作機構應由儲能的彈簧操作,即由單一彈簧儲能將分間的開關合閘;由單一彈簧儲能將合閘的開關分閘。當開關分閘後,彈簧應能人手或自動儲能,彈簧應能長時間停留於儲能狀態下及不會因任何機構震動而釋放力能,彈簧的儲能應可用人手或電。信號釋放;
4.由人手或電信號脫扣的線圈溫度應能達到50℃時而不致於影響開關操作(脫扣線圈電信號多為直流)
5.人手脫扣分合閘應有護罩保護,以防止誤操作;
6.每個支路和配電開關應配備由機械操作的分”合”和“彈簧已儲能”指示器,並應能通過輔助開關為RTU提供其狀態數據接口;
7.當開關操作機構處於合閘狀態,如果操作人員認為有必要,彈簧應能釋放儲能而開關不動作;
8.基於極潮濕環境的情況下,所有操作機構應具備防蝕功能和表面處理適合戶外環境;
9.開關應有防止帶地刀合閘、防止帶電合地刀送電、防止誤入帶電間隔、防止誤拉開關等措施。
1.6母線及母線連線
如果環形線路最大負荷電流按350A400A來考慮,那么環網櫃母線及母線連線應能承受630A額定電流。因此,網櫃母線及母線連線應能滿足如下要求:
l.母線連線處應有防腐蝕措施,母線接合口宜作鍍銀處理;
2.製造商應提供適當措施來解決導體因溫度的升降而引起膨脹或收縮的物理現象。導體的排列和支柱應能維持帶電體與接地導體或導體之間於任何時候(包括短路時)安全距離(具體要求按照中華人民共和國行業標準DL40491戶內交流高壓開關櫃訂貨技術條件》
3.當兩種不同的金屬連線在一起時,應採取適當措施防止電化學作用。
l.7接地開關
對須停電檢修線路進行接地是保證安全的技術措施,由於環形線路支路單元開關分閘與母線隔離後,線路(電纜)側並不一定停電,因此,對開關接地操作應在主開關已與母線隔離,並且線路側停電的情況下進行,環網櫃支路單元開關接地刀在設計製造上應考慮如下情況:
1.主開關合”開”和“開”接地”操作應是分開而不是連續的應防止因操作人員手動操作時超出範圍而引起不必要的接地;
2.主開關從“合”開”和“開”接地”應有機械和電氣連鎖,當主開關打開與母線隔離後,確認線路側已停電,接地開關才能接地;當線路兩側中任一接地開關接地後,線路兩側開關都不能會閘(線路兩側地刀與其兩側開關應加裝電氣連鎖)
3.為使接地開關合閘前確保線路已停電,線路側應有帶電顯示,並應對停電線路先進行驗電。為防止違章操作,線路開關接地開關後門之間可加裝程式鎖控制,其控制程式為:
a.線路開關分閘、線路接地操作程式:拉開線路開關如圖1中A02將程式鎖旋轉一定角度→將開關拉至實驗位置→檢查線路帶電指示。若線路有電,則操作線路另側開關由運行狀態轉為檢修狀態(如圖1中B01若線路無電,則取出線路開關程式鎖插入後門鎖孔並旋轉一定角度→打開後門驗電→確認線路無電,則關後門,取程式鎖插入接地刀銷孔並旋轉一定角度→會上接地刀。
b拉開線路接地刀,會上線路開關操作程式與上述相反。
4.接地開關應有兩個清楚表示的操作位置“分開”和“合上”分開”位置,接地開關絕緣水平應符合本規範中的絕緣要求;
5.在環網開關背面底部應提供一個不小於25*3mm厚)接地喘口作為接地導體的引入;
6.接地開關分開”和“合上”狀態應能通過輔助開關給RTU提供可靠的數據接口。
1.8輔助開關
環網櫃主開關接地開關開/合狀態、彈簧的已儲能/已釋放的狀態、通過輔助開關反應出來的輔助開關也是主開關接地開關與RTU接口的橋樑,因此,環網櫃主開關接地開關應配置一定數量的輔助開關並應能滿足如下要求:
l.對於封閉式設計的環網櫃,輔助開關應為免維護,開關接觸面需有防氧化處理,否則應能可調,可清潔,可檢視。
2.輔助開關數目如下:
支路單元主開關三個常開,三個常閉。一對用於分合閘就地指示、一對用於分合閘遠方指示、一對備用。
配電單元主開關三個常開,三個常閉。一對用於分合閘就地指示、一對用於分合閘遠方指示、一對用於兩台配變並列運行時電氣連鎖控制。
所有接地開關兩個常開,兩個常閉。一對用於分會鬧遠方指示、一對用於線路兩側開關電氣連鎖控制。
彈簧儲能:輔助開關一個常開,一個常閉。用於彈簧儲能遠方指示;
3.所有輔助開關應為無電壓觸點,並應能開合10A交流至380V或直流至220V負載。
l.9就地/遠方選擇開關
為了防止非常或誤操作,應在每個支路單元及配電單元容易接觸的位置上配備一個就地/遠方選擇開關選擇開關遠方”位置應能鎖定現場操作。就地/遠方選擇開關應有一對無電壓觸點作為遠方顯示
1.10二次結線及端子
所有二次結線應採用BVV絕緣銅線,其截面應不少於2.5mm27/0.67nun二次結線端子應考慮安裝接線、維修方便,同時接線工作應不受環網單元帶電或主電纜已接入的影響,外接控制電纜也應不受電力電線接人或退出的影響。
電壓互感器、電流互感器、脫扣電源和所有其它接線應分開,每組接線應有詳細標記。所有二次結線需應能承受3.5kV/1分鐘的絕緣耐壓試驗,二次結線應按顏色配線,具體要求如下:
二次結線配線顏色要求
AC交流迴路:顏色,AU黃色、BV綠色、CW紅色、N藍色
DC直流迴路:顏色,灰色
PE地線:顏色,雙色線
1.11故障指示器
每一個支路單元應配裝相對相、相對地等故障指示器及其所需的電流互感器,當接地故障電流在80A或相間短路故障電流在2500A時,指示器應有所動作。故障指示器應能在220V±10%)50Hz電壓下自動復位,故障指示器應有就地指示和一對無電壓觸點作為遠方指示。當220V±10%50Hz電流回復正常時,就地和遠方指示都應該自動復位。
1.12試驗配置對相設備
為了能使連線線路進行試驗,每一個支路和配電單元可配備一種能注入高壓或電流的裝置。該裝置線上路接地後安裝,當安裝完畢後才能打開接地裝置以及連線外置試驗設備。
環形線路投入運行前,必須確保整條線路相位一致,因此對相是一項非常重要的工作。除了用常規的核相盤之外,可在每一個支路單元其中兩相安裝線路帶電或無電的指示器。指示器最好是氖燈,同時其位置最好安裝在可令操作人員在操作接地時能見到地方。每一個氖燈應該是並聯連線出一個端子,能反映出導體的相位,端子是作為對相之用,兩個端子間的電壓不應超過110V配電單元不需配備上述兩裝置。

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