1、引言
    環(huán)網(wǎng)配電以其可簡(jiǎn)化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、減少線路數(shù)量、有利于系統(tǒng)改造和擴(kuò)展、便于管理、運(yùn)行靈活、供電可靠性高和節(jié)約投資等特點(diǎn)，在歐洲一些國(guó)家的工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。如法國(guó)機(jī)械工廠的5.5~20kV配電網(wǎng)大都采用環(huán)網(wǎng)接線。我國(guó)在工業(yè)企業(yè)中壓系統(tǒng)中的應(yīng)用也正處于蓬勃發(fā)展階段。
2、環(huán)網(wǎng)配電接線
2.1環(huán)網(wǎng)配電的一般接線形式
    大、中型工業(yè)企業(yè)根據(jù)用電負(fù)荷的性質(zhì)及重要程度，一般需要2～3回獨(dú)立電源供電，這就為環(huán)網(wǎng)配電提供了必要條件，環(huán)網(wǎng)接線的形式見(jiàn)圖14。
    由上圖町知，通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)備的“倒閘操作，可為用電設(shè)備提供正常電源和備用電源。
2.2供電可靠性
    因每個(gè)環(huán)路至少有2個(gè)電源供電，當(dāng)環(huán)路中某一開(kāi)關(guān)設(shè)備或電纜線路發(fā)生故障，只要查出故障段并通過(guò)環(huán)路開(kāi)關(guān)的隔離作用，就能迅速恢復(fù)供電保證供電的連續(xù)性。
    供電的可靠性可以采用“N-l1”準(zhǔn)則來(lái)衡量：一個(gè)環(huán)路若有N個(gè)線路段（包括開(kāi)關(guān)設(shè)備），當(dāng)某一線路段發(fā)生故障被切除后，應(yīng)能保證剩余“N-1”個(gè)線路段的正常運(yùn)行及用電設(shè)備的可靠工作。在保證供電可靠性的基礎(chǔ)上“N-1”準(zhǔn)則還可用線路運(yùn)行率“T”來(lái)表示線路的利用效率：
  應(yīng)用上述公式對(duì)圖1-4接線形式的利用效率進(jìn)行分析，結(jié)果如下：
    圖l因故障時(shí)一回電源線路有可能承擔(dān)全部負(fù)荷，正常時(shí)線路的運(yùn)行率最低，僅為50%;圖2、圖中的線路運(yùn)行率高于圖1．分別為66.67%和75%;圖3因有備用電源線路來(lái)承擔(dān)故障線路的全部負(fù)荷，其線路運(yùn)行率最高，達(dá)100%。由此可知，圖1、圖2只能滿足二級(jí)負(fù)荷用電，圖3、圖4可滿足一級(jí)負(fù)荷用電。
3、環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜的特點(diǎn)
    (1)性能可靠。絕緣件材料一般選擇環(huán)氧樹(shù)脂或SMC(不飽和聚酯纖維增強(qiáng)模塑料)．提高了開(kāi)關(guān)柜的絕緣水平，相與相、相與地間的安全距離及絕緣件的爬電距離均滿足國(guó)家或IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
    (2)使用安全方便。具有可靠的機(jī)械聯(lián)鎖功能（如負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器柜，當(dāng)某相熔絲熔斷后，熔斷器端部的撞針彈出，使負(fù)荷開(kāi)關(guān)跳閘，防止缺相運(yùn)行，并能防止熔絲更換前負(fù)荷開(kāi)關(guān)的再合閘：負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器與接地開(kāi)關(guān)或柜門(mén)的機(jī)械聯(lián)鎖：電纜間隔與負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器的機(jī)械聯(lián)鎖；掛鎖功能及鑰匙鎖機(jī)械聯(lián)鎖功能等）和完善的防護(hù)(防護(hù)等級(jí)不低于IP2X)功能，確保了人身和設(shè)備的安全。
(3)使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)工作量少，檢修方便。操作機(jī)構(gòu)可采用無(wú)儲(chǔ)能過(guò)程的速動(dòng)操作機(jī)構(gòu)或彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，使操作簡(jiǎn)單、省力，并使分、合閘速度不受人為因素影響。
    (4)各型環(huán)網(wǎng)柜上還裝有電壓指示燈、開(kāi)關(guān)位置顯示及欠壓或分勵(lì)脫扣器等裝置，可根據(jù)需要加裝遠(yuǎn)程控制接口對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。
    各種形式的環(huán)網(wǎng)柜和豐富的附加元件給設(shè)計(jì)和使用者提供了一個(gè)自由選型的空間，采用不同的柜型和組合．可以滿足不同場(chǎng)合、用途和功能的要求。
4、環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)在機(jī)械工廠的應(yīng)用
    機(jī)械工廠按其生產(chǎn)規(guī)模和用電負(fù)荷情況通常分為大、中、小型。大、中型機(jī)械工廠一般從當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)引入兩回高壓或中壓電源，用自備柴油發(fā)電機(jī)組作為第三電源供特別重要的負(fù)荷用電。根據(jù)用電負(fù)荷分布情況及中，低壓變電所的設(shè)置．有條件時(shí)，中壓配電系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)網(wǎng)接線。
4.1環(huán)網(wǎng)接線的運(yùn)行方式
  環(huán)網(wǎng)接線分開(kāi)環(huán)運(yùn)行和閉環(huán)運(yùn)行兩種方式。由于閉環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)中對(duì)配電設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定值要求高．線路繼電保護(hù)復(fù)雜、調(diào)整困難，且當(dāng)環(huán)路中任一線路段出現(xiàn)短路故障時(shí)，將使環(huán)路二進(jìn)線端的上一級(jí)保護(hù)裝置同時(shí)跳閘，造成該環(huán)路全部停電。因此．在實(shí)際應(yīng)用中，多采用開(kāi)環(huán)運(yùn)行方式。開(kāi)環(huán)點(diǎn)一般選在環(huán)路的中點(diǎn)，盡量使環(huán)路兩側(cè)在正常運(yùn)行情況下的用電量均衡。
4.2環(huán)網(wǎng)柜操作方式
    環(huán)網(wǎng)柜操作方式分為手動(dòng)與電動(dòng)兩種，這兩種操作方式又分為無(wú)儲(chǔ)能過(guò)程的速動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和帶彈簧儲(chǔ)能的操作機(jī)構(gòu)。
    中壓配電系統(tǒng)無(wú)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制要求時(shí)，采用手動(dòng)彈簧儲(chǔ)能分、合閘機(jī)構(gòu)即可．變壓器的溫度、瓦斯保護(hù)作用在與變壓器連接的環(huán)網(wǎng)饋線單元上，容量在1000kV．A及以下的變壓器短路、過(guò)流保護(hù)盡量采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器柜中的熔斷器進(jìn)行保護(hù)，這樣可大大簡(jiǎn)化操作電源及繼電保護(hù)系統(tǒng)，故障率低、故障影響面小。當(dāng)必須采用電動(dòng)彈簧儲(chǔ)能操作方式時(shí)，最好選擇與環(huán)網(wǎng)柜配套的自帶蓄電池作為備用電源的主、備電源轉(zhuǎn)換裝置．主電源可引自PT,也可引自變壓器低壓側(cè)。
4.3電能計(jì)量
    在工業(yè)企業(yè)高，中壓變電站或中壓配電所的進(jìn)線處安裝有專用電能計(jì)量?jī)x表，各中壓出線、中，f氏壓變電所低壓側(cè)設(shè)置有電能計(jì)量?jī)x表時(shí)，環(huán)網(wǎng)柜上可不裝設(shè)電能計(jì)量?jī)x表，僅裝設(shè)顯示儀表或用來(lái)監(jiān)視線路、開(kāi)關(guān)是否正常的指示燈即可。在環(huán)網(wǎng)柜上安裝電能計(jì)量?jī)x表的環(huán)網(wǎng)單元如圖5所示。
    中壓配電所容量不大也可以用環(huán)網(wǎng)柜組成，這樣可以簡(jiǎn)化配電系統(tǒng)，而且運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小，造價(jià)低．
5、環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
5.1供、配電系統(tǒng)概況
    筆者用某廠作為實(shí)例。某廠區(qū)建有一座110/lOkV變電站，二回llOkV獨(dú)立電源進(jìn)線，變電站內(nèi)設(shè)二臺(tái)31.5MV．A、uk=10.8%f設(shè)主變llOkV側(cè)為無(wú)限大電源容量系統(tǒng)，-主變lOkV側(cè)三相穩(wěn)態(tài)短路電流有效值約16kA．三相短路全電流最大有效值約24kA)、主變繞組連接組別Y．dlllOkV側(cè)采用單母線分段。廠區(qū)內(nèi)10/0.4kV變電所全部采用組合式成套變電站f由環(huán)網(wǎng)柜、干式變壓器及低壓配電柜組成1．其最大容量1600kV．A;車(chē)間內(nèi)設(shè)有設(shè)備通廊，按用電負(fù)荷分布設(shè)置組合式成套變電站，使組合式成套變電站盡量接近用電負(fù)荷中心。廠區(qū)的lOkV配電線路采用電力電纜沿電纜隧道和車(chē)間內(nèi)設(shè)備通廊敷設(shè)．
5.2環(huán)網(wǎng)柜的選擇
    為了保證供電的可靠性，減少因供配電故障給生產(chǎn)帶來(lái)的損失．一個(gè)環(huán)路所帶變壓器容量按照不超過(guò)10000kV-A設(shè)計(jì)。為此，在組合式成套變電站的lOkV側(cè)選擇了SF6氣體絕緣的RM6型環(huán)網(wǎng)柜。其進(jìn)出線功能單元可以選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)或斷路器，變壓器饋線單元同樣可以選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)+熔斷器組合或斷路器，還可加裝中壓計(jì)量單元和避雷器單元。根據(jù)需要可選電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，用于開(kāi)關(guān)或斷路器、熔斷器位置、動(dòng)作指示的輔助觸點(diǎn)和外部跳閘的分勵(lì)脫扣器及自供電型故障指示器（早期為低壓供電自帶蓄電池的故障報(bào)警器1．帶有停電時(shí)具有可向開(kāi)關(guān)或斷路器電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)供電的備用電源遠(yuǎn)程控制接口等附件。當(dāng)采用斷路器作為保護(hù)功能單元時(shí)，可選擇自供電型的綜合繼保裝置或需要輔助電源的其它類(lèi)型綜合繼保裝置。RM6型環(huán)網(wǎng)柜環(huán)路最大工作電流為630A．最大短路開(kāi)斷電流（穩(wěn)態(tài)值溈25kA。
5.3環(huán)網(wǎng)配電接線形式的選擇
    根據(jù)廠區(qū)110/10kV變電站內(nèi)二臺(tái)主變、10kV配電系統(tǒng)為單母線分段及車(chē)間面積大最大6萬(wàn)多m2)、用電設(shè)備多、容量大、變電所數(shù)量多且分散安裝在設(shè)備通廊上的特點(diǎn)，和便于管理、出現(xiàn)故障易于查找的要求，選擇了圖l形式的環(huán)網(wǎng)接線，開(kāi)環(huán)運(yùn)行。為簡(jiǎn)化系統(tǒng)接線，在環(huán)網(wǎng)單元中，進(jìn)出線功能單元選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)，變壓器饋線單元選擇200A斷路器．全部采用手動(dòng)速動(dòng)操作機(jī)構(gòu)：環(huán)網(wǎng)配電接線見(jiàn)圖6'圖中僅給出了一個(gè)環(huán)路主接線。
5.4線路保護(hù)
    由110/10kV變電站10kV側(cè)出線柜對(duì)環(huán)網(wǎng)線路進(jìn)行電壓、相間短路和過(guò)流及接地故障保護(hù)，由環(huán)網(wǎng)單元上的VIP35自供電型綜合繼保裝置實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)。VIP35自供電型綜合繼保裝置的特點(diǎn)是其電源由電流互感器提供，無(wú)需輔助電源，直接作用于跳閘脫扣線圈，可實(shí)現(xiàn)相間短路和過(guò)流保護(hù)及接地故障保護(hù)。
5.5線路故障監(jiān)測(cè)
    由于合資廠占地面積大，組合式成套變電站數(shù)量多．lOkV電纜線路長(zhǎng)，且全部敷設(shè)在電纜隧道和車(chē)間設(shè)備通廊內(nèi)．當(dāng)某環(huán)路發(fā)生相間故障或接地故障時(shí)。就需要快速查出故障點(diǎn)．并斷開(kāi)故障點(diǎn)恢復(fù)該環(huán)路的供電。對(duì)此，采取了以下措施：
    (1)把環(huán)網(wǎng)單元各開(kāi)關(guān)包括斷路器l的位置指示輔助觸點(diǎn)和斷路器綜合繼保裝置故障跳閘指示觸點(diǎn)送到110/lOkV變電站，對(duì)環(huán)網(wǎng)單元的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。
    (2)在各環(huán)網(wǎng)單元安裝了線路故障報(bào)警器。線路故障報(bào)警器由三個(gè)環(huán)形磁環(huán)、燈光顯示器與外部報(bào)警燈組成，并自帶備用電池，可在故障時(shí)維持報(bào)警狀態(tài)2h。當(dāng)線路發(fā)生相間短路或接地故障時(shí)，燈光顯示器內(nèi)的繼電器動(dòng)作，外部報(bào)警燈不斷閃爍發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)輸出無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)至llO/lOkV變電站用于遠(yuǎn)程監(jiān)視。通過(guò)自動(dòng)或人工巡查就能及時(shí)查出故障段，經(jīng)過(guò)“倒閘操作”恢復(fù)供電。線路故障報(bào)警器的工作情形如圖7所示。
5.6運(yùn)行情況
    環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)在該合資廠投入運(yùn)行至今已十多年了，因該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，管理方便，易于操作，基本處于免維護(hù)狀態(tài)，故在后續(xù)的擴(kuò)建工程及新建工程中．仍然采用這一技術(shù)。
6、結(jié)束語(yǔ)
由于環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)接線簡(jiǎn)單，故障率低，供電可靠性高，出現(xiàn)故障易于查找，容易實(shí)現(xiàn)工廠配電的自動(dòng)化管理，所以環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)必將在機(jī)械行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
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