XGN15-12型箱型固定式戶內(nèi)交流金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備（簡(jiǎn)稱環(huán)網(wǎng)柜），主要用于電壓為3kV、6kV、10kV，頻率為50Hz的三相交流電力系統(tǒng)中環(huán)網(wǎng)供電和電能分配單元。環(huán)網(wǎng)柜的主開(kāi)關(guān)與柜體為固定安裝，主回路系統(tǒng)的各隔室均有壓力釋放裝置和通道，各隔室均可靠接地，而且封閉完善，外殼防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP3X。

開(kāi)關(guān)室內(nèi)裝有FL(R)N36-12D型三工位負(fù)荷開(kāi)關(guān)，該負(fù)荷開(kāi)關(guān)的外殼為環(huán)氧樹(shù)脂澆注而成，內(nèi)充六氟化硫（SF6）氣體。可開(kāi)斷負(fù)載電流及變壓器空載電流，并能開(kāi)斷或關(guān)合一定距離電纜線路或電容器組的電容電流，其中負(fù)荷開(kāi)關(guān)熔斷器組合電器柜可一次性開(kāi)斷額定短路電流，可用作變壓器等設(shè)備的出線保護(hù)。

環(huán)網(wǎng)柜簡(jiǎn)化了變電所的操作電源和繼電保護(hù)裝置。通過(guò)采用價(jià)格低、體積小的負(fù)荷開(kāi)關(guān)一高分?jǐn)嗳蹟嗥鹘M合電器作為變壓器分(合)閘保護(hù)，減少了客戶變電所的占地面積，節(jié)約了設(shè)備投資，同時(shí)也能基本滿足變電所日常運(yùn)行要求，受到了用電客戶的普遍歡迎。隨著這種簡(jiǎn)化接線的逐步推廣，XGN15-12型高壓環(huán)網(wǎng)柜在客戶變電所內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

問(wèn)題簡(jiǎn)析

目前蘇州地區(qū)市場(chǎng)上生產(chǎn)這種柜型的廠家眾多，生產(chǎn)工藝和質(zhì)量相差較大。本文主要對(duì)筆者在驗(yàn)收工作發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題做一些簡(jiǎn)要的分析討論，以供參考。

1 柜門(mén)電磁鎖的位置及解鎖方式

不帶接地刀閘的環(huán)網(wǎng)柜柜門(mén)一般通過(guò)電磁鎖來(lái)閉鎖。電磁鎖電源取自帶電顯示器中的一副有源節(jié)點(diǎn)。當(dāng)主回路帶有高壓電時(shí)，帶電顯示器經(jīng)過(guò)電容分壓原理輸出低壓電壓訊號(hào)，并用此信號(hào)輸出控制電磁鎖，構(gòu)成對(duì)柜門(mén)的強(qiáng)制性閉鎖。

目前柜門(mén)上電磁鎖的安裝位置主要有兩種：一是直接安裝在柜門(mén)上，通過(guò)二次線與設(shè)置在操作面板上的帶電顯示器相連，電磁鎖鎖舌橫向彈出閉鎖柜門(mén)（見(jiàn)圖1）；二是安裝在操作面板內(nèi)部，電磁鎖鎖舌向下彈出閉鎖柜門(mén)（見(jiàn)圖2）。

圖1 電磁鎖鎖舌橫向彈出閉鎖柜門(mén)

圖2 電磁鎖鎖舌向下彈出閉鎖柜門(mén)

從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，第二種安裝方式要優(yōu)于第一種。

很多柜型的電磁鎖安裝位置基本與柜內(nèi)高壓一次設(shè)備平行甚至更低，二次線較長(zhǎng)且離帶電設(shè)備距離較近。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后一旦固定的扎帶松動(dòng)，脫落的二次線極易與帶電部位觸碰。如果線路本身絕緣外層出現(xiàn)老化破損，就會(huì)造成一次設(shè)備的接地短路故障。因此，應(yīng)盡量采取第二種安裝方式。同時(shí)，應(yīng)注意高壓柜內(nèi)部二次線路不能過(guò)長(zhǎng)，最好采用線槽，并做好固定措施，走線位置及方向要盡可能遠(yuǎn)離帶電設(shè)備。

對(duì)電磁鎖的工作要求是“有電時(shí)閉鎖，無(wú)電時(shí)解鎖”。前面已提到電磁鎖的控制信號(hào)取自帶電顯示器中有源節(jié)點(diǎn)。當(dāng)高壓有電時(shí)，帶電顯示器內(nèi)部的可控硅導(dǎo)通，三極管截止，輸出到電磁鎖的節(jié)點(diǎn)不能閉合，電磁鎖沒(méi)有電源，不能開(kāi)鎖，實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。當(dāng)高壓無(wú)電時(shí)，帶電顯示器中三極管導(dǎo)通，輸出到電磁鎖的節(jié)點(diǎn)閉合，電磁鎖接通外部電源，實(shí)現(xiàn)解鎖功能。

對(duì)于大中型變電所，一般通過(guò)設(shè)置站用變、直流屏或UPS不間斷電源等來(lái)作為電磁鎖的外部電源，當(dāng)高壓失電時(shí)，電磁鎖仍有可靠的電源供給，能夠?qū)崿F(xiàn)“無(wú)電時(shí)解鎖”功能。

但對(duì)于規(guī)模不大的變電所來(lái)說(shuō)，電磁鎖的電源往往是取自高壓柜絕緣子上的傳感器，一旦高壓失電，電磁鎖的電源也不存在了，無(wú)法自動(dòng)解鎖，只能通過(guò)鑰匙來(lái)強(qiáng)制解鎖開(kāi)門(mén)。因此使用鑰匙強(qiáng)制解鎖必須十分慎重。

一些客戶變電所的電工人員技術(shù)水平不高，管理制度不完善，特別是對(duì)解鎖鑰匙的管理十分隨意，如果習(xí)慣于使用解鎖鑰匙開(kāi)門(mén)，就有可能發(fā)生帶電下強(qiáng)制解鎖開(kāi)門(mén)的情況，釀成事故。為此，一方面可以考慮在電磁鎖內(nèi)增加集成應(yīng)急電源模塊或使用程序鎖等更加先進(jìn)的技術(shù)，另一方面要督促客戶電工人員做好變電所解鎖鑰匙的管理，建立嚴(yán)格完整的規(guī)章制度。

2 環(huán)網(wǎng)柜泄壓通道的位置和方向

XGN15-12型環(huán)網(wǎng)柜的泄壓通道位置主要有兩種。

一是與KYN-28型手車(chē)柜類(lèi)似，設(shè)置在柜體的頂部和下部，發(fā)生故障時(shí)垂直向上和向下兩個(gè)方向泄壓，這種泄壓方式較為安全。

二是設(shè)置在柜體的背部和頂部，在柜體背部和頂部均安裝有泄壓板，可快速釋放柜內(nèi)因故障產(chǎn)生的高壓氣體，防止高壓氣體危及柜前操作人員安全。其中背部采用水平向后的泄壓方式，頂部采用垂直向上的泄壓方式。(見(jiàn)圖3)

圖3 存在安全隱患的泄壓通道示意

蘇州市場(chǎng)上環(huán)網(wǎng)柜泄壓通道的位置基本上均采用第二種設(shè)置，這種背部水平向后的泄壓方式存在一定安全隱患。背部泄壓板一般為鍍鋅板，采用上下直接扣在柜體上的方式固定。這樣的結(jié)構(gòu)不僅強(qiáng)度較差，而且一旦柜內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障，泄壓板向后方水平大力沖出，有可能會(huì)對(duì)柜體后方的巡視人員造成人身傷害。對(duì)此，可以通過(guò)增加泄壓板上下部位強(qiáng)度差的方式來(lái)加以改善。

首先將柜后泄壓板的中部折彎，增加板的整體強(qiáng)度。在泄壓板上部用金屬螺絲固定，下部用塑料螺絲固定，這種結(jié)構(gòu)下板上部的緊固程度要明顯高于下部。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：如此改造后，當(dāng)在泄壓板上部加力至21N時(shí)金屬螺絲松動(dòng)，下部加力至9.8N時(shí)塑料螺絲彈出。

如果開(kāi)關(guān)柜內(nèi)發(fā)生故障，產(chǎn)生的高溫高壓氣體沖擊泄壓蓋板，塑料螺絲首先受力拔開(kāi)，同時(shí)金屬螺絲保持固定。這樣泄壓蓋板向下方打開(kāi)，瞬時(shí)釋放高溫高壓氣體，可避免直接向后方?jīng)_擊到運(yùn)行人員。（見(jiàn)圖4）

圖4 改進(jìn)后的背部泄壓通道示意圖

3 隔離變壓器的設(shè)置

蘇州地區(qū)采用XGN15-12環(huán)網(wǎng)柜供電的客戶變電所中，壓變避雷器柜內(nèi)的高壓TV一般為10/0.1/0.1kV型，其中一組0.1kV的次級(jí)，先與取自低壓柜的一路220V電源，通過(guò)中間繼電器切換，再經(jīng)110/220V的隔離變壓器升壓至220V，然后供至操作電源回路。

為增加可靠性，往往還在其中一路操作電源中串聯(lián)UPS及電池組。也有將UPS設(shè)置在兩路電源切換后的主母線上。由于目前客戶變電所內(nèi)采購(gòu)的UPS質(zhì)量參差不齊，故障率較高，為避免UPS故障后兩路操作電源同時(shí)失效現(xiàn)象，采用前一種設(shè)置方式（見(jiàn)圖5） 較后一種更為可靠。

圖5 環(huán)網(wǎng)柜操作電源回路典型接線示意圖

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)和設(shè)備制造中，高壓TV操作電源回路中的110/220V隔離變壓器（即ZB1）經(jīng)常被省略，代之以選用10/0.1/0.22kV的高壓TV，操作電源直接取自其220V的次級(jí)。筆者認(rèn)為這種接法并不可取。

隔離變壓器在電氣裝置中起到將一個(gè)電氣回路的導(dǎo)體與其他電氣回路導(dǎo)體之間完全分隔的作用。如果用TV二次側(cè)220V的次級(jí)，直接供至操作電源回路，由于TV二次側(cè)有效接地，一旦在二次回路發(fā)生碰殼短路故障，故障電流將經(jīng)接地電阻返回電源，并在故障設(shè)備外殼上形成對(duì)地故障電壓，故障電壓數(shù)值一般大于安全電壓觸值50V，人接觸時(shí)就有受到電擊的危險(xiǎn)。

如果采用了隔離變壓器，隔離變壓器的二次回路無(wú)中性點(diǎn)引出接地，因此二次回路的兩根導(dǎo)線均對(duì)地絕緣，此時(shí)發(fā)生碰殼故障時(shí)，故障電流沒(méi)有返回電源的通路，系統(tǒng)的對(duì)地電容值很小，故障電流幾乎可忽略不計(jì)。這時(shí)就沒(méi)有發(fā)生電擊事故的風(fēng)險(xiǎn)。

此外，由于隔離變壓器實(shí)現(xiàn)了電氣一次側(cè)和二次側(cè)的完全隔離，系統(tǒng)側(cè)的諧波等干擾信號(hào)得到有效消除。當(dāng)隔離變壓器負(fù)荷側(cè)發(fā)生單相接地事故時(shí)，也不會(huì)造成隔離變壓器以上部分的系統(tǒng)發(fā)生單相接地，避免了事故擴(kuò)大。

結(jié)論

XGN15-12型環(huán)網(wǎng)柜在市場(chǎng)上已經(jīng)使用多年，整體的技術(shù)設(shè)計(jì)和構(gòu)造均比較成熟。但由于進(jìn)入門(mén)檻低，能夠生產(chǎn)該產(chǎn)品的廠家也非常多。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，一些廠家為了降低價(jià)格，往往在產(chǎn)品細(xì)節(jié)上不夠注意。

本文主要依據(jù)筆者在實(shí)際驗(yàn)收工作中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題提出思考和建議，以供參考。希望藉此能夠不斷提高設(shè)備廠家的產(chǎn)品質(zhì)量，消除一些潛在的安全隱患，使得客戶的供電更加可靠，供電企業(yè)的電網(wǎng)更加安全。

（編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“XGN15-12型環(huán)網(wǎng)柜及其在應(yīng)用中存在的部分問(wèn)題”，作者為楊蕾、朱肖晶。）