-
-
手机阅读
摘要环网配电系统由于具有接线简单、故障率低、供电可靠等特点，在工业企业的应用越来越广泛。本文介绍了环网配电接线的主要方式及环网开关柜的应用特点，并以已实际运行数年的某大型汽车厂10kv环网配电系统为例，说明环网配电技术在机械工厂的应用。
关键词 环网接线 环网开关柜 环网单元 线路故障报警器
1 引言
环网配电以其可简化配电网结构、减少线路数量、有利于系统改造和扩展、便于管理、运行灵活、供电可靠性高和节约投资等特点，在欧洲一些国家的工业企业中得到了广泛应用。如法国机械工厂的5．5—20 kV配电网大都采用环网接线。我国在工业企业中压系统中的应用也正处于蓬勃发展阶段。
2环网配电接线
2．1 环网配电的一般接线形式
大、中型工业企业根据用电负荷的性质及重要程度，一般需要2—3回独立电源供电。这就为环网配电提供了必要条件，环网接线的形式见图l一4。
1楼
0
0
回复
关键词 环网接线 环网开关柜 环网单元 线路故障报警器
1 引言
环网配电以其可简化配电网结构、减少线路数量、有利于系统改造和扩展、便于管理、运行灵活、供电可靠性高和节约投资等特点，在欧洲一些国家的工业企业中得到了广泛应用。如法国机械工厂的5．5—20 kV配电网大都采用环网接线。我国在工业企业中压系统中的应用也正处于蓬勃发展阶段。
2环网配电接线
2．1 环网配电的一般接线形式
大、中型工业企业根据用电负荷的性质及重要程度，一般需要2—3回独立电源供电。这就为环网配电提供了必要条件，环网接线的形式见图l一4。
由上图可知，通过开关设备的“倒闸操作”．可为用电设备提供正常电源和备用电源。
2．2供电可靠性
因每个环路至少有2个电源供电。当环路中某一开关设备或电缆线路发生故障。只要查出故障段并通过环路开关的隔离作用，就能迅速恢复供电，保证供电的连续性。
供电的可靠性可以采用“JI、r—l”准则来衡量：一个环路若有Ⅳ个线路段(包括开关设备)，当某一线路段发生故障被切除后，应能保证剩余“N一1”个线路段的正常运行及用电设备的可靠工作。
2．2供电可靠性
因每个环路至少有2个电源供电。当环路中某一开关设备或电缆线路发生故障。只要查出故障段并通过环路开关的隔离作用，就能迅速恢复供电，保证供电的连续性。
供电的可靠性可以采用“JI、r—l”准则来衡量：一个环路若有Ⅳ个线路段(包括开关设备)，当某一线路段发生故障被切除后，应能保证剩余“N一1”个线路段的正常运行及用电设备的可靠工作。
2.3常用接地形式的利用效率
3环网开关柜的特点
a．性能可靠。绝缘件材料一般选择环氧树脂或SMC(不饱和聚酯纤维增强模塑料)，提高了开关柜的绝缘水平。相与相、相与地间的安全距离及绝缘件的爬电距离均满足国家或IEC相关标准。
b．使用安全方便。具有可靠的机械联锁功能(如负荷开关+熔断器柜，当某相熔丝熔断后，熔断器端部的撞针弹出。使负荷开关跳闸，防止缺相运行，并能防止熔丝更换前负荷开关的再合闸；负荷开关或断路器与接地开关或柜门的机械联锁：电缆间隔与负荷开关或断路器的机械联锁：挂锁功能及钥匙锁机械联锁功能等)和完善的防护(防护等级不低于IP2X)’功能，确保了人身和设备的安全。
c．使用寿命长。维护工作量少。检修方便。操作机构可采用无储能过程的速动操作机构或弹簧储能机构，使操作简单、省力，并使分、合闸速度不受人为因素影响。
d．各型环网柜上还装有电压指示灯、开关位置显示及欠压或分励脱扣器等装置。可根据需要加装远程控制接口对其进行远程监视和控制。
各种形式的环网柜和丰富的附加元件给设计和使用者提供了一个自由选型的空间。采用不同的柜型和组合，可以满足不同场合、用途和功能的要求。
4环网配电技术在机械工厂的应用
机械工厂按其生产规模和用电负荷情况通常分为大、中、小型。大、中型机械工厂一般从当地供电部门引入两回高压或中压电源，用自备柴油发电机组作为第三电源供特别重要的负荷用电。根据用电负荷分布情况及中／低压变电所的设置，有条件时，中压配电系统应优先采用环网接线。
4．1 环网接线的运行方式
环网接线分开环运行和闭环运行两种方式。由于闭环运行系统中对配电设备的动稳定及热稳定值要求高，线路继电保护复杂、调整困难，且当环路中任一线路段出现短路故障时。将使环路二进线端的上一级保护装置同时跳闸。造成该环路全部停电。因此，在实际应用中。多采用开环运行方式。开环点一般选在环路的中点，尽量使环路两侧在正常运行情况下的用电量均衡。
4．2环网柜操作方式
环网柜操作方式分为手动与电动两种，这两种操作方式又分为无储能过程的速动操作机构和带弹簧储能的操作机构。
中压配电系统无远程监视和控制要求时，采用手动弹簧储能分、合闸机构即可，变压器的温度、瓦斯保护作用在与变压器连接的环网馈线单元上，容量在l 000 kV·A及以下的变压器短路、过流保护尽量采用负荷开关+熔断器柜中的熔断器进行保护，这样可大大简化操作电源及继电保护系统。故障率低、故障影响面小。当必须采用电动弹簧储能操作方式时。最好选择与环网柜配套的自带蓄电池作为备用电源的主、备电源转换装置，主电源可引自PT，也可引自变压器低压侧。
4．3电能计量
在工业企业高，中压变电站或中压配电所的进线处安装有专用电能计量仪表。各中压出线、中／低压变电所低压侧设置有电能计量仪表时．环网柜上可不装设电能计量仪表，仅装设显示仪表或用来监视线路、开关是否正常的指示灯即可。在环网柜上安装电能计量仪表的环网单元如图5所示。中压配电所容量不大也可以用环网柜组成。这样可以简化配电系统，而且运行管理简单，维护工作量小。造价低。
5环网配电技术的实际应用
笔者在1993年有幸参与了某大型合资汽车厂的初步设计和1994年的部分施工图设计及其后的现场施工配合工作，参与了合资厂建设的全过程。在前期工作中，笔者与领导、同事们一道对方案进行了深入细致的论证和技术经济比较。并汲取了国外的成熟经验后，为厂区的10 kV配电系统选择了环网配电技术。
5．1供、配电系统概况
该合资厂在厂区建有一座110／10 kV变电站．二回110kV独立电源进线，变电站内设二台31．5 MV·A、(设主变110 kV侧为无限大电源容量系统，主变10 kV侧三相稳态短路电流有效值约16 kA，三相短路全电流最大有效值约24 kA)、主变绕组连接组别Y，d 11，10 kV侧采用单母线分段。厂区内10，0．4 kV变电所全部采用组合式成套变电站(由环网柜、干式变压器及低压配电柜组成)。其最大容量1 600 kg·A；车间内设有设备通廊，按用电负荷分布设置组合式成套变电站，使组合式成套变电站尽量接近用电负荷中心。厂区的10 kV配电线路采用电力电缆沿电缆隧道和车间内设备通廊敷设。
5．2环网柜的选择
为了保证供电的可靠性。减少因供配电故障给生产带来的损失，一个环路所带变压器容量按照不超过10 000 kV·A设计。为此，在组合式成套变电站的10 kV侧选择了SF6气体绝缘的RM6型环网柜。其进出线功能单元可以选择负荷开关或断路器。变压器馈线单元同样可以选择负荷开关+熔断器组合或断路器，还可加装中压计量单元和避雷器单元。根据需要可选电动操作机构．用于开关或断路器、熔断器位置、动作指示的辅助触点和外部跳闸的分励脱扣器及自供电型故障指示器(早期为低压供电自带蓄电池的故障报警器)，带有停电时具有可向开关或断路器电动操作机构供电的备用电源远程控制接口等附件。当采用断路器作为保护功能单元时，可选择自供电型的综合继保装置或需要辅助电源的其它类型综合继保装置。RM6型环网柜环路最大工作电流为630 A，最大短路开断电流(稳态值)为25kA。5．3环网配电接线形式的选择根据厂区110／10kV变电站内二台主变、10 kV配电系统为单母线分段及车间面积大(最大6万多m2)、用电设备多、容量大、变电所数量多且分散安装在设备通廊上的特点，和便于管理、出现故障易于查找的要求，选择了图l形式的环网接线，开环运行。为简化系统接线，在环网单元中，进出线功能单元选择负荷开关，变压器馈线单元选择200 A断路器，全部采用手动速动操作机构；环网配电接线见图6。图中仅给出了一个环路主接线。
a．性能可靠。绝缘件材料一般选择环氧树脂或SMC(不饱和聚酯纤维增强模塑料)，提高了开关柜的绝缘水平。相与相、相与地间的安全距离及绝缘件的爬电距离均满足国家或IEC相关标准。
b．使用安全方便。具有可靠的机械联锁功能(如负荷开关+熔断器柜，当某相熔丝熔断后，熔断器端部的撞针弹出。使负荷开关跳闸，防止缺相运行，并能防止熔丝更换前负荷开关的再合闸；负荷开关或断路器与接地开关或柜门的机械联锁：电缆间隔与负荷开关或断路器的机械联锁：挂锁功能及钥匙锁机械联锁功能等)和完善的防护(防护等级不低于IP2X)’功能，确保了人身和设备的安全。
c．使用寿命长。维护工作量少。检修方便。操作机构可采用无储能过程的速动操作机构或弹簧储能机构，使操作简单、省力，并使分、合闸速度不受人为因素影响。
d．各型环网柜上还装有电压指示灯、开关位置显示及欠压或分励脱扣器等装置。可根据需要加装远程控制接口对其进行远程监视和控制。
各种形式的环网柜和丰富的附加元件给设计和使用者提供了一个自由选型的空间。采用不同的柜型和组合，可以满足不同场合、用途和功能的要求。
4环网配电技术在机械工厂的应用
机械工厂按其生产规模和用电负荷情况通常分为大、中、小型。大、中型机械工厂一般从当地供电部门引入两回高压或中压电源，用自备柴油发电机组作为第三电源供特别重要的负荷用电。根据用电负荷分布情况及中／低压变电所的设置，有条件时，中压配电系统应优先采用环网接线。
4．1 环网接线的运行方式
环网接线分开环运行和闭环运行两种方式。由于闭环运行系统中对配电设备的动稳定及热稳定值要求高，线路继电保护复杂、调整困难，且当环路中任一线路段出现短路故障时。将使环路二进线端的上一级保护装置同时跳闸。造成该环路全部停电。因此，在实际应用中。多采用开环运行方式。开环点一般选在环路的中点，尽量使环路两侧在正常运行情况下的用电量均衡。
4．2环网柜操作方式
环网柜操作方式分为手动与电动两种，这两种操作方式又分为无储能过程的速动操作机构和带弹簧储能的操作机构。
中压配电系统无远程监视和控制要求时，采用手动弹簧储能分、合闸机构即可，变压器的温度、瓦斯保护作用在与变压器连接的环网馈线单元上，容量在l 000 kV·A及以下的变压器短路、过流保护尽量采用负荷开关+熔断器柜中的熔断器进行保护，这样可大大简化操作电源及继电保护系统。故障率低、故障影响面小。当必须采用电动弹簧储能操作方式时。最好选择与环网柜配套的自带蓄电池作为备用电源的主、备电源转换装置，主电源可引自PT，也可引自变压器低压侧。
4．3电能计量
在工业企业高，中压变电站或中压配电所的进线处安装有专用电能计量仪表。各中压出线、中／低压变电所低压侧设置有电能计量仪表时．环网柜上可不装设电能计量仪表，仅装设显示仪表或用来监视线路、开关是否正常的指示灯即可。在环网柜上安装电能计量仪表的环网单元如图5所示。中压配电所容量不大也可以用环网柜组成。这样可以简化配电系统，而且运行管理简单，维护工作量小。造价低。
5环网配电技术的实际应用
笔者在1993年有幸参与了某大型合资汽车厂的初步设计和1994年的部分施工图设计及其后的现场施工配合工作，参与了合资厂建设的全过程。在前期工作中，笔者与领导、同事们一道对方案进行了深入细致的论证和技术经济比较。并汲取了国外的成熟经验后，为厂区的10 kV配电系统选择了环网配电技术。
5．1供、配电系统概况
该合资厂在厂区建有一座110／10 kV变电站．二回110kV独立电源进线，变电站内设二台31．5 MV·A、(设主变110 kV侧为无限大电源容量系统，主变10 kV侧三相稳态短路电流有效值约16 kA，三相短路全电流最大有效值约24 kA)、主变绕组连接组别Y，d 11，10 kV侧采用单母线分段。厂区内10，0．4 kV变电所全部采用组合式成套变电站(由环网柜、干式变压器及低压配电柜组成)。其最大容量1 600 kg·A；车间内设有设备通廊，按用电负荷分布设置组合式成套变电站，使组合式成套变电站尽量接近用电负荷中心。厂区的10 kV配电线路采用电力电缆沿电缆隧道和车间内设备通廊敷设。
5．2环网柜的选择
为了保证供电的可靠性。减少因供配电故障给生产带来的损失，一个环路所带变压器容量按照不超过10 000 kV·A设计。为此，在组合式成套变电站的10 kV侧选择了SF6气体绝缘的RM6型环网柜。其进出线功能单元可以选择负荷开关或断路器。变压器馈线单元同样可以选择负荷开关+熔断器组合或断路器，还可加装中压计量单元和避雷器单元。根据需要可选电动操作机构．用于开关或断路器、熔断器位置、动作指示的辅助触点和外部跳闸的分励脱扣器及自供电型故障指示器(早期为低压供电自带蓄电池的故障报警器)，带有停电时具有可向开关或断路器电动操作机构供电的备用电源远程控制接口等附件。当采用断路器作为保护功能单元时，可选择自供电型的综合继保装置或需要辅助电源的其它类型综合继保装置。RM6型环网柜环路最大工作电流为630 A，最大短路开断电流(稳态值)为25kA。5．3环网配电接线形式的选择根据厂区110／10kV变电站内二台主变、10 kV配电系统为单母线分段及车间面积大(最大6万多m2)、用电设备多、容量大、变电所数量多且分散安装在设备通廊上的特点，和便于管理、出现故障易于查找的要求，选择了图l形式的环网接线，开环运行。为简化系统接线，在环网单元中，进出线功能单元选择负荷开关，变压器馈线单元选择200 A断路器，全部采用手动速动操作机构；环网配电接线见图6。图中仅给出了一个环路主接线。
5．4线路保护
由110，10 kV变电站10 kV侧出线柜对环网线路进行电压、相间短路和过流及接地故障保护．由环网单元上的VIP 35白供电型综合继保装置实现变压器保护。VIP 35自供电型综合继保装置的特点是其电源由电流互感器提供，无需辅助电源，直接作用于跳闸脱扣线圈．可实现相间短路和过流保护及接地故障保护。
由110，10 kV变电站10 kV侧出线柜对环网线路进行电压、相间短路和过流及接地故障保护．由环网单元上的VIP 35白供电型综合继保装置实现变压器保护。VIP 35自供电型综合继保装置的特点是其电源由电流互感器提供，无需辅助电源，直接作用于跳闸脱扣线圈．可实现相间短路和过流保护及接地故障保护。
5．5线路故障监测
a．把环网单元各开关(包括断路器)的位置指示辅助触点和断路器综合继保装置故障跳闸指示触点送到110／10 kV变电站，对环网单元的开关状态进行远程监视。
b．在各环网单元安装了线路故障报警器。线路故障报警器由三个环形磁环、灯光显示器与外部报警灯组成，并自带备用电池，可在故障时维持报警状态2h。当线路发生相间短路或接地故障时。灯光显示器内的继电器动作，外部报警灯不断闪烁发出报警信号，同时输出无源开关量信号至110，10 kV变电站用于远程监视。通过自动或人工巡查就能及时查出故障段。经过“倒闸操作”恢复供电。线路故障报警器的工作情形如图7所示。
5．6运行情况
环网配电系统在该合资厂投入运行至今已十多年了，因该系统运行可靠，管理方便，易于操作，基本处于免维护状态。故在后续的扩建工程及新建工程中。仍然采用这一技术。
6结束语
由于环网配电系统接线简单，故障率低。供电可靠性高，出现故障易于查找，容易实现工厂配电的自动化管理。所以环网配电技术必将在机械行业得到广泛的应用。
a．把环网单元各开关(包括断路器)的位置指示辅助触点和断路器综合继保装置故障跳闸指示触点送到110／10 kV变电站，对环网单元的开关状态进行远程监视。
b．在各环网单元安装了线路故障报警器。线路故障报警器由三个环形磁环、灯光显示器与外部报警灯组成，并自带备用电池，可在故障时维持报警状态2h。当线路发生相间短路或接地故障时。灯光显示器内的继电器动作，外部报警灯不断闪烁发出报警信号，同时输出无源开关量信号至110，10 kV变电站用于远程监视。通过自动或人工巡查就能及时查出故障段。经过“倒闸操作”恢复供电。线路故障报警器的工作情形如图7所示。
5．6运行情况
环网配电系统在该合资厂投入运行至今已十多年了，因该系统运行可靠，管理方便，易于操作，基本处于免维护状态。故在后续的扩建工程及新建工程中。仍然采用这一技术。
6结束语
由于环网配电系统接线简单，故障率低。供电可靠性高，出现故障易于查找，容易实现工厂配电的自动化管理。所以环网配电技术必将在机械行业得到广泛的应用。
原论文pdf版下载：http://www.wangd.com/posts/list/554388.page