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發布時間：2021-06-03 10:14:37
緊湊型SF6絕緣環網柜，廣泛用于世界各地城鄉電網、風力發電站、中壓開閉所、工廠配電、商業樓宇等地方，因此也是各個國家電力公司管理的配電產品，因此不同地區有不同的要求。本文針對這些應用上的要求進行分析。
引言：城鄉電網的電力經高壓一次變電至24/12kV 后，需要大量的區域性二次變電站將電力分配至用戶終端。SF6全絕緣環網柜作為二次配電的核心產品，應用范圍廣，數量大，環網柜的安全與可靠性直接影響配電網絡的穩定性。雖然典型SF6全絕緣環網柜可以滿足應用要求，但也有國家、地區根據安全、應用等制定了一些特殊要求。
一般要求
SF6環網柜是一個完全密封的系統，其所有帶電部件以及開關封閉在不銹鋼的殼體內。整個開關裝置不受外部環境條件的影響，從而可以確保運行可靠性及人身安全，并且實現了免維護。通過選擇可擴展母線，可以實現任何組合，達到全模塊化。擴展母線完全絕緣和屏蔽，確保了高可靠性和安全性。
符合標準：IEC62271-1; EC62271-100；IEC62271-200；IEC60265；IEC60480等。
安全要求
內部電弧等級及泄壓方式
對于國外客戶，開關柜抗內部電弧故障要求是必須的，因為人的安全是第一位的，環網柜都需要通過內部電弧試驗，包括電纜室和氣箱都需要通過AFL 20kA 1s的試驗，一般只要求AFL前部及兩側滿足標準，考慮靠墻安裝，對后部防護一般不做要求。
環網柜很多是安裝在單獨箱變或戶外箱里，因此泄壓方式主要有以下幾種
電纜溝泄壓
環網柜氣箱和電纜室的內部電弧壓力通過電纜室后部的泄壓通道直接釋放到電纜溝內部，有些設計則是把電纜溝后邊封閉起來，專門用了壓力釋放，但這樣會使電纜溝尺寸變小，不利于安裝。
柜后部頂部泄壓
壓力通過后部通道上部釋放出來，氣流出來后沿著箱頂部走，氣流已經過長距離的流動，燃燒火焰及沖擊力已明顯減小，對設備和人員的傷害較小，避免釋放到電纜溝對電纜的破壞，或氣箱電弧壓力直接從頂部釋放到開關室頂部反彈，直接損傷柜前人員，或反彈進一步燒損其它設備。
環網柜底部緩沖泄壓
有些歐洲國家如比利時電力公司要求環網柜必須按此方式泄壓；如下圖所示：開關柜裝有一個公共底座，底座空間作為電弧沖出的緩沖，壓力和能量迅速減小，然后通過后部200x200的開口釋放，以減少對人和設備的損傷。
電纜耐壓試驗
按照IEC62271-200標準規定：開關設備和控制設備可以設計成允許在將電纜連接到開關設備和控制設備時對其進行測試。這可以通過專用測試連接或電纜終端來執行。在這種情況下，開關設備和控制設備應能夠承受標準中規定的施加在仍與電纜連接的零件上的額定電纜測試電壓，同時應將額定電壓施加到電纜的那些部分上。主電路設計為在測試電纜期間保持帶電狀態。
對每一個電纜試驗耐壓值，應施加下述試驗電壓：
將母線側所有極連在一起，并在其對地之間施加電壓值為額定電壓Ur的單相電壓；
在與電纜連接的每一極上依次施加額定電纜試驗電壓Uct(a.c.)或Uct(d.c.)， 其他非試極電纜應接地。a)與b)的試驗電壓應同時施加。
按照標準，試驗電壓由用戶協商，不同種類的電纜對耐壓要求是不同，下表是一些客戶要求的試驗電壓，僅供參考。
這條標準除了要求對隔離斷開工頻耐壓進行驗證，同時也要求產品需要對電纜耐壓提供接口，固體絕緣電纜安裝到出線套管上后，要求不拆除電纜進行試驗，一般有以下幾種做法：
電纜頭直接試驗
取出T型電纜堵頭，安裝電纜耐壓試驗絕緣接頭進行試驗。
電纜試驗的操作順序如下：
a. 切斷需試驗柜的出線電纜電源；
b. 合接地開關使出線電纜接地；
c. 取下電纜室蓋板；
d. 隔離并接地電壓互感器、插拔式避雷器、帶電顯示裝置；
e. 連接試驗接頭/電纜到電纜套管和試驗設備；
f. 用模擬電纜室蓋板的方法，解鎖電纜室門的聯鎖，使接地開關可以分閘；
g. 操作接地開關分閘；
h. 按照電纜和電纜附件供應商的規范進行電纜試驗。
通過電纜靴進行電纜耐壓試驗
這種試驗方式要求在電纜室蓋板打開的情況進行工頻耐壓試驗，但這與安全的聯鎖相矛盾，即電纜室蓋板在未關閉的情況下是不能分開接地開關的，因此需要聯鎖中斷保護，只允許電纜試驗時將電纜室門和接地開關聯鎖解鎖，并放置不允許合閘隔離開關的警告標記；但這些指示警告并不能完全避免誤操作，如電纜試驗后，電纜室蓋板與接地開關間的聯鎖解除未及時恢復，就會造成誤入帶電間隔的潛在風險。為避免這個風險，也有設計采用機械鑰匙鎖的型式，即采用安全鑰匙鎖來保證電纜室蓋板關閉，開關才能操作的設計，即在蓋板和柜體各安裝一把鎖，只有蓋板正確完全的安裝到電纜室，鑰匙才可以拔出來，開關才能操作，這只是額外的補救方案，國外客戶很難接受。
通過接地排端子試驗
即對三工位開關接地靜觸頭安裝絕緣套管和可拆卸的接地短接排，如施耐德的RM6，為了測試電纜絕緣和查找故障，有可能在不斷開連接裝置的情況下，經RM6向電纜引入42kV直流試驗電壓，持續15分鐘；為了通過接地觀察窗引入直流試驗電壓，應閉合接地開關和打開可移動接地連接裝置，試驗時需使用特殊試驗夾子。
通過接地排端子的電纜耐壓試驗
這種試驗方式，只針對于這種環網柜結構，即接地開關保持在合閘位置，將試驗套管與接地套管連接進行耐壓試驗，不需要打開電纜室蓋板，但試驗后接地短接排未連接或沒有可靠連接，可能導致檢修帶電危險，或不能承受接地短路電流的危險。
專用的電纜耐壓試驗接口試驗
通過一個裝有接地排和觸頭的小門打開時，安裝試驗套管進行耐壓試驗；試驗完成后，關上門，自動試驗短接及接地。該方案簡單，避免了拆卸工作，通過小門與開關之間的機械聯鎖保證小門只有關閉到位后，開關才能被分閘到隔離位置。且該方案斷開距離更大，隔離耐壓水平更高。
專用窗口的電纜耐壓試驗
機械鑰匙聯鎖
環網柜的開關間，及開關與蓋板間，以及系統各開關、變壓器之間的聯鎖，通常要求采用國際知名工業鎖具如FORTRESS, CASTELL等品牌鎖具。除非低壓斷路器鎖定于隔離或分閘位置，否則不能觸及中壓側接地開關和斷路器；除非中壓側接地開關鎖定于合閘位置，否則不能觸及變壓器。
如圖7所示，環網柜內部，隔離/接地開關與電纜室門之間的鑰匙聯鎖，電纜室蓋板打開后，鑰匙被鎖定，不能拔出插入到隔離開關鎖，即不能操作接地開關；只有蓋板合上，鑰匙才能拔出，去操作接地開關分閘。而系統角度，只有接地開關合閘，鑰匙才能被取出，去開變壓器箱的門，實現變壓器檢修，同時低壓斷路器不能合閘。
操作安全要求
對于負荷開關+熔斷器組合柜，有些負荷開關為實現電動脫扣需要在負荷開關手動合閘后，再反向旋轉實現儲能，以便使熔斷器短路熔斷后，迅速實現負荷開關動作轉移電流開斷，這種設計客戶不能接受，原因當負荷開關剛合上時出現短路，熔斷器熔斷，如果儲能還不到位，就不能立即跳閘，造成事故。因此產品設計要絕對安全，考慮到實際應用。
對于聯鎖，必須采用主動防護型設計，即采用封堵操作孔的方式，使不能操作，通過邏輯控制，避免誤操作。
使用環境要求
高濕度地區
對于高濕度的地區，凝露現象會經常發生，一次回路密封在氣箱內不受影響，操作機構、二次回路等需要做好防護，還要注意熔斷器倉的凝露。如澳大利亞某工業用戶，環網柜安裝在戶外箱內，早晨開機工作，晚上關閉電源沒有負荷，某日更換熔斷器，發現熔斷器座嚴重腐蝕，因為熔斷器倉蓋與倉體完全密封，滿足IP67要求，硅橡膠壓縮量保證高壓熔斷器與柜體之間承受工頻耐受電壓，不可能潮氣進入熔斷器倉，讓人百思不得其解。
環網柜高壓熔絲倉腐蝕
考慮到該設備安裝在澳大利亞近海區域，且該熔斷器為客戶自行配置，現場安裝，安裝季節也是在夏天濕度大，相對濕度下露點如表3。
假定安裝熔斷器時溫度是20攝氏度，80%相對濕度，根據表2露點是16.4度，安裝過程持續時間長，安裝完成熔斷器倉密封，此時倉體內部與外界完全隔絕的理想情況下，箱體內部發生凝露的條件，假設熔斷器安裝時環境溫度25度，相對濕度60%，由于絕緣筒內部與外界隔絕，箱體內部初始空氣的溫濕度為熔斷器安裝時環境的溫濕度，根據下表所示凝露溫度是16.7度，由于設備晚上停機，外界環境溫度只有5~10度，形成凝露的露點溫度始終低于環境溫度，熔斷器筒內部一定是在筒內部空氣溫度低的地方，筒內部溫度較低的部位是熔斷器筒蓋的地方，因此熔斷器桶蓋上的熔斷器卡抓達到露點溫度，造成凝露，周而復始，造成鍍銀氧化和熔絲座嚴重腐蝕。
因此環網柜必須考慮這種應用場合，使高壓熔絲倉保持干燥，更換熔絲時需要滿足濕度條件，減少暴露時間，必要時用斷路器柜取代組合電器柜。
高海拔應用
對于氣體絕緣開關柜，由于主帶電回路均設置在充氣的封閉氣箱中，且外連接均采用固體絕緣方式，因此不受大氣壓力對外絕緣的影響，對于氣體絕緣開關柜，需要主要考慮氣箱的強度。
在智利等南美國家，海拔一般在3500米左右，對于SF6緊湊型環網柜來說，海拔的影響主要體現在大氣壓力的變化，在海拔3500米，大氣壓力是0.065Mpa，假設充氣壓力是0.13Mpa絕對壓力，在1000米海拔下，氣箱內外壓力差0.04Mpa，而海拔3000米情況下，內外壓力差就達到0.065Mpa，
這種情況下，氣箱就會膨脹，嚴重時會導致氣箱破裂，造成漏氣等事故。
一般做法是在采用加強型氣箱，對壓力釋放閥、密封圈等結構加強，同時在滿足絕緣的情況下，適當降低充氣壓力。不僅要考慮實際運行的情況，還需要考慮運輸過程中是否途經高海拔地區，采用低壓力或無壓力運輸，保證產品的氣密性，氣箱強度不被破壞。
結語
環網柜應用于二次配電量大，開關柜緊湊，通過安裝戶外開關站、箱式變電站等廣泛服務于居民、小工業、商業樓宇等，環網柜技術成熟，產品可靠性高，需要根據國外客戶要求提高產品安全性、滿足客戶應用要求才能夠更多的出口到世界各地，中國電氣設備制造廠不能只局限于國內競爭，應該勇于走出去，注重產品安全性，可靠性，生產出滿足各地要求、世界級的產品。
