2.5 配电网涉及的一次设备——环网柜

2.5.1 环网柜

1.概述

在电力系统中，10kV配电网担负着分配电能的重要职能，起着异常重要的作用。近年来，我国经济飞速发展，同时也带动了电网的发展。为了提高供电可靠性、降损节能，1998年，国家投入巨资，全面启动城乡电网建设改造，利用3年时间，对全国2400个县农村电网和280个城市电网进行建设改造。在城乡农电网改造过程中，为了提高用户供电可靠率和电能质量，确定城网装备向无油化、绝缘化、组合化方向发展，并简化电压等级，建设双环网，高电压深入负荷中心，加强城网结构的技术改造。因此，10kV全绝缘环网开关柜以其全绝缘、结构紧凑、体积小、可扩展、全天候、安装方便、无需维护等优越的性能和特点成了城乡农网改造的首选，特别适用于城市配电系统的电缆线路中，应用于住宅小区、高层建筑、中小企业、大型公共建筑、开闭所、箱式变电站等。目前，环网柜已成为配电系统的重要设备之一。

负荷开关柜、负荷开关+熔断器组合电器柜，是交流金属封闭开关设备，主要用于10kV及以下的电缆线路配电系统中，常用于环网供电系统，故俗称环网柜。其中主要开关元件为负荷开关、断路器或负荷开关+熔断器组合电器，在此断路器通常不要求快速重合闸功能。由于在使用时常常是负荷开关柜与组合电器柜配套使用，所以它们这种配套使用的单元被称为环网供电单元，即环网供电单元中的每一个功能柜统称为环网柜，每个环网柜对应着一路进（出）线支路。

对于每个环网供电单元中，可以将每个负荷开关柜或组合电器柜做成单个柜子，也可将几个负荷开关柜和组合电器柜集成在一个柜（箱）体内，在这种共箱的环网供电单元中，通常最多不超过5路进（出）线，为了便于组织生产和灵活安装组合也生产1~4个支路的柜型模块，用户可根据需要将这些柜型模块自由组合使用。

2.环网柜的分类

按照柜内的主绝缘介质来划分，环网柜可分为空气绝缘环网柜和SF₆气体绝缘环网柜，近年来又出现了采用固体绝缘材料的复合绝缘环网柜。

按照柜体结构来划分，环网柜分为间隔式、共箱式和间隔+共箱混合式3种。

间隔式的优点是将1个支路做成一面开关柜体，不同方案的柜型可以自由拼接；其缺点是体积大、成本较高。

共箱式的优点是将常用的多路进出线（一般2~5路）环网供电单元装置在一个充满SF₆气体的密封箱体内，采用电缆接插件作为进出线连接，从而组合体积小、环境适应性强、安装容易、维修量小、安全性高。缺点是不利于扩展，功能单元有限。

间隔+共箱混合式的优点是将1个支路做成间隔式，分别将2个支路、3个支路做成共箱式，形成模块化生产，可按主接线要求，选择不同功能模块任意组合，构成更多的支路，方便扩展及加装计量、分段等小柜型。

3.典型环网柜介绍

环网柜采用了成套技术，把开关设备作为一个整体来考虑，既考虑了电网在整体上对开关设备的要求，又考虑了开关及其他电器元件之间的相互配合。因而适应性更强，构成上更科学、使用更可靠，可大大缩短安装、调试时间，减少元器件在安装调试过程中可能出现的失误，较之单个元件，本身就代表着更高一级的技术水平。城市乃至乡镇，要求供电设备占地少、投运快、可靠性高、抗污染、低噪声、不可燃等，环网柜的自动化、智能化程度越来越高，可以满足这些要求。

下面介绍知名企业的几种环网柜产品及其性能。

（1）ABB公司

SafeRing环网单元如图2-5所示。

ABB公司的SafeRing是一种用于二级配电网络的SF₆气体绝缘的环网单元。SafeRing有多种组合形式，适用于12/24kV配电网络中大多数应用开关的场合，额定电流为630A，额定短时耐受电流25kA/2s、20kA/3s。SafeRing是一个完全密封的系统，其所有带电部件以及开关封闭在不锈钢的壳体内。密封在不锈钢体中的恒定气压条件确保了运行的高可靠性及人身安全，并且实现了免维护。SafeRing为变压器的保护提供两种选择：负荷开关熔断器组合电器和安装有继电保护的断路器。SafeRing还可以提供集成的遥控和监测系统。

（2）GE公司

US2000型金属封闭式环网开关设备如图2-6所示。

GE公司的US2000型金属封闭式环网开关设备结构紧凑、绝缘强度高、日常维护工作量小；可配置SF₆负荷开关、真空断路器及SF₆断路器，SF₆负荷开关可配置压力报警装置，可选配负荷开关电动操作机构，以及完整的控制、测量和保护系统，额定转移电流高达1700A，延伸组合方便，可灵活更换和扩展。

2.5.2 电缆分接箱

1.作用

电缆分接箱（分支箱）是用于电缆线路中分接负荷的配电装置，是根据配电电缆支接的需要制成的能够安装一定数量的配电电缆终端的户外封闭箱，如图2-7所示。为便于随时投切分支电缆，在每一个配电电缆终端至汇流母线间接入熔断器、刀闸开关或可带电插拔的电缆终端，有的还在支接的回路中加装短路指示器，以便为判断故障的分支电缆线路提供信息。电缆分接箱不能用作线路联络或分段功能。随着配电网电缆化进程的发展，当容量不大的独立负荷分布较集中时，可使用电缆分接箱进行电缆多分支的连接。

1）电缆分接作用。在一条距离比较长的线路上有多根小面积电缆往往会造成电缆使用浪费，于是在出线到用电负荷的情况中，往往使用主干大电缆出线，然后在接近负荷的时候，使用电缆分接箱将主干电缆分成若干小面积电缆，由小面积电缆接入负荷。这样的接线方式广泛用于城市电网中的路灯等供电及小用户供电。

2）电缆转接作用。在一条比较长的线路上，电缆的长度无法满足线路的要求，那就必须使用电缆接头或者电缆转接箱。通常短距离时采用电缆中间接头，但线路比较长的时候，根据经验在1km以上的电缆线路上，如果电缆中间有多中间接头，为了确保安全，会考虑用电缆分接箱进行转接。

2.特点

图2-8所示为10kV电缆分接箱，其广泛适用于商业中心、工业园区及城市密集区。

电缆分接箱进出线灵活、体积小、结构紧凑、安装简单、操作方便，并且全绝缘、全密封、全防护、全工况。电缆分接箱可安装电缆故障指示器，便于迅速查找电缆故障，能够抗洪水、抗污秽、抗凝露、抗凝霜、耐腐蚀，可安装带电指示器，提示操作人员线路带电。另外，它还有多种箱体材质可选择：普通钢配军品绿色、镜面不锈钢、不锈钢配军品绿色等。

电缆分接箱按照结构形式和电缆接头种类的不同可分为美式电缆分接箱、电缆分接箱和带开关的电缆分接箱三种。在电力系统10kV配网电缆化工程中，能以一种经济、可靠、维护方便的接线方式替代原配网架空线中大量的分支，并且电缆分接箱以全绝缘、全密封的特性而使线路故障率大为降低，成为配网电缆化工程的首选设备。因简单、方便、灵活的连接组合方式，它在某些场合下可代替环网柜。并且，它在必要场合下，可埋在地下或浸于水中，节省了设备和电缆的投资，提高了供电的可靠性。

3.类型

1）户内终端电缆分接箱。这是各分支电缆线路终端之间采用户内终端与母排加普通支撑绝缘子（或与普通套管）完成绝缘和电气连接的电缆分接箱。其绝缘形式含全空气部分，高压电气连接存在裸接金具；导体连接形式多为固定螺栓连接结构。

2）户内终端加绝缘套电缆分接箱。这是各分支电缆线路终端之间采用户内终端加绝缘套及专用支撑绝缘子或专用套管完成绝缘和电气连接的电缆分接箱。其绝缘形式为固体绝缘与空气串联，电气连接无棵露金属件；导体连接形式多为固定螺栓连接结构

3）非屏蔽型可分离连接器电缆分接箱。这是各分支电缆线路终端之间采用非屏蔽型可分离连接器及其专用支撑绝缘子或专用套管完成绝缘和电气连接的电缆分接箱。其绝缘形式为固体绝缘与空气串联；导体连接形式多为固定螺栓连接结构。可分离连接器是一种可分离式终端，一般由绝缘套和与其直接配合安装成一体的专用套管或专用支撑绝缘子套件组成。绝缘套与专用套管或专用支撑绝缘子的结构及其相互配合尺寸，通常由可分离连接器的制造厂商统一设计和制造或选定。

4）屏蔽型可分离连接器电缆分接箱。这是各分支电缆线路终端之间采用屏蔽型可分离连接器及其专用支撑绝缘子或专用套管完成绝缘和电气连接的电缆分接箱。其绝缘形式为全固体绝缘，所有绝缘件的外表面均挤包（推荐选用）或喷涂有导电屏蔽层，保证人触摸时不会导致触电；导体连接形式为固定螺栓连接结构或插拔式连接结构。

5）不带电插拔电缆分接箱。这是各分支电缆线路的连接与分断方式采用由不带电插拔式可分离连接器完成的电缆分接箱。“不带电插拔”是指进行连接与分断（即“插”或“拔”操作）的分支电缆线路已经与电源系统隔离。

6）带负荷插拔电缆分接箱。这是各分支电缆线路的连接与分断方式采用由带负荷插拔式可分离连接器完成的电缆分接箱。“带负荷插拔”是指进行连接与分断（即“插”或“拔”操作）的分支电缆线路仍与电源系统连接，并且能对该分支电缆线路按规定的负荷进行规定次数的连接（关合）与分断。

7）带负荷开关电缆分接箱。这是各分支电缆线路的连接与分断方式采用由负荷开关完成的电缆分接箱。带负荷开关能对该分支电缆线路按通常负荷开关标准规定的性能进行连接（关合）与分断。

8）带负荷开关加熔断器电缆分接箱。这是各分支电缆线路的连接与分断方式采用由负荷开关加熔断器组合完成的电缆分接箱。带负荷开关能对该分支电缆线路按通常负荷开关标准规定的性能进行连接（关合）与分断，还可分断短路电流。

4.典型接线实例

电缆分接箱，是完成配电系统中电缆线路的汇集和分接功能的专用电气连接设备，常用于城市环网供电和放射式供电系统中的电能分配和终端供电，一般直接安装在户外。它可以和环网柜配合使用，构成电缆环网结构，如图2-9所示。