1、配電開關(guān)柜的選擇
根據(jù)《城市電力規(guī)劃規(guī)范》，目前，城市配電網(wǎng)一般由變電所、開關(guān)站、用戶（或公用）配電所組成，如果小區(qū)總用電量不超過(guò)開關(guān)站的轉(zhuǎn)移容量的話，小區(qū)內(nèi)僅設(shè)開關(guān)站和用戶配電所，否則需設(shè)變電所。
通常小區(qū)的電源均從城市區(qū)域站引來(lái)，且距離均在0. 5km或幾千米以上。距離越遠(yuǎn)，小區(qū)10kV進(jìn)線側(cè)三相短路電流越小，如果距離在0. 5km以上，經(jīng)計(jì)算進(jìn)線處三相短路電流可控制16kA左右。這就為環(huán)網(wǎng)柜的運(yùn)用奠定了基礎(chǔ)。
目前，住宅小區(qū)大型配電所用開關(guān)柜可分為二類：一類為斷路器（主要以真空斷路器為主）柜；另一類為負(fù)荷開關(guān)和熔斷器組成的環(huán)網(wǎng)柜。
斷路器柜一般用在供電系統(tǒng)、干線、樞紐變電所等分?jǐn)嘁蟾撸欣^電保護(hù)要求的地方。但價(jià)格昂貴。
環(huán)網(wǎng)柜主要用在用電系統(tǒng)，饋線及形成高壓送電一變壓器—低壓配電的供電方式中，價(jià)格便宜。
在對(duì)變壓器的保護(hù)上，熔斷器顯示出其較大的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，當(dāng)變壓器出現(xiàn)短路故障時(shí)，需在20ms內(nèi)切除故障，方能保證變壓器的安全。如采用斷路器柜，斷路器的全開斷時(shí)間為：繼電保護(hù)時(shí)間+固有分閘時(shí)間+然弧時(shí)間，這諸和往往在60ms以上，不能及時(shí)切除故障變壓器，而熔斷器切斷短路電流只需十幾個(gè)毫秒。
由于高壓進(jìn)入小區(qū)，深入負(fù)荷中心，并形成環(huán)網(wǎng)供電滿足不同負(fù)荷級(jí)別的要求，環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用越來(lái)越多，在實(shí)際工程中發(fā)揮著巨大作用。
2、環(huán)網(wǎng)柜的分類及特點(diǎn)
從絕緣類型可分為空氣絕緣負(fù)荷開關(guān)柜和SF6絕緣負(fù)荷開關(guān)柜。組成空氣絕緣負(fù)荷開關(guān)柜的負(fù)荷開關(guān)有產(chǎn)氣式、壓氣式和真空式。SF6絕緣負(fù)荷開關(guān)柜采用SF6作為負(fù)荷開關(guān)的絕緣氣體，其耐壓強(qiáng)度為空氣的三倍，負(fù)荷開關(guān)一般為三工位（合、分、接地）分別完成開斷、隔離和接地功能。不像斷路器柜需要斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān)。負(fù)荷開關(guān)集三種功能于一體。并且負(fù)荷開關(guān)和熔斷器組合可組成組合電器柜。
空氣絕緣負(fù)荷開關(guān)柜的外形尺寸大。由于所用負(fù)荷開關(guān)目前主要有產(chǎn)氣式、壓氣式和真空式。其中產(chǎn)氣式（產(chǎn)氣式負(fù)荷開關(guān)性能差，目前已停止使用）和壓氣式為一般型，而真空式為頻繁操作型。一般型轉(zhuǎn)移電流較小，真空型轉(zhuǎn)移電流較大。可達(dá)到1500～3500A。如果變壓器容量較大(1000～1600kVA)，頻繁操作，特別轉(zhuǎn)移電流較大時(shí)，宜選用真空型。變壓器容量較小時(shí)(315—630kVA)，選一般型即可。
SF6絕緣負(fù)荷開關(guān)柜外形尺寸比空氣絕緣負(fù)荷開關(guān)柜小得多，由于絕緣氣體SF6不受外界環(huán)境影響，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性。10kV空氣絕緣環(huán)網(wǎng)柜寬通常為800mm左右，而SF6絕緣環(huán)網(wǎng)柜柜寬僅為350mm。
SF6絕緣負(fù)荷開關(guān)柜的單元結(jié)構(gòu)還可分為二類：一類為緊湊型，其尺寸小，幾個(gè)供電單元構(gòu)成一個(gè)氣密整體。另一類為擴(kuò)充式，每個(gè)方案單獨(dú)成為氣密單元，便于組合。
由于SF6絕緣負(fù)荷開關(guān)柜的尺寸小，主接線簡(jiǎn)單，免維護(hù)，在小區(qū)配電及商住樓等配電所的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為投資商節(jié)約了大量的商用面積，同時(shí)節(jié)約了投資，深受用戶青睞。
3、負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器的特點(diǎn)
環(huán)網(wǎng)柜的典型單元有進(jìn)線單元、母線聯(lián)絡(luò)單元、計(jì)量單元、出線單元。對(duì)變壓器或線路的保護(hù)主要由出線單元完成。出線單元為由負(fù)荷開關(guān)和熔斷器組成的組合電器。由于組合電器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，保護(hù)特性好，尤其是前述的對(duì)變壓器保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，使其得到廣泛應(yīng)用。
作為變壓器（或線路）的主保護(hù)設(shè)備，組合電器必須具備開斷正常工作電流、過(guò)負(fù)荷電流及開斷短路電流的功能，才能使設(shè)備免受損害。
負(fù)荷開關(guān)正常工作時(shí)的開斷可以手動(dòng)或電動(dòng)操作，故障時(shí)，由熔斷器的撞擊器分?jǐn)啵矒羝鞯膭?dòng)作珂有兩種途徑：一是電氣脫扣方式，二是機(jī)械脫扣方式。電氣脫扣指將撞擊的動(dòng)作改變成電信號(hào)由脫扣器裝置使負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)啵@一方式要求負(fù)荷開關(guān)具有分勵(lì)脫扣器；機(jī)械方式就是將撞擊器動(dòng)作通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)使負(fù)荷開關(guān)分閘。
目前，負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器柜通常用負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)喙ぷ麟娏鳌Ｈ蹟嗥鏖_斷短路電流，而熔斷器最小開斷電流與額定電流之間有一熔斷器不能開斷的過(guò)電流，常常被人忽視，此電流可以由負(fù)荷開關(guān)來(lái)分?jǐn)唷?br /> 4、負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器的應(yīng)用
4.1案例分析
筆者在某工程中用負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器保護(hù)環(huán)氧樹脂干式變壓器。由于變壓器匝間絕緣龜裂引起匝間短路，而將整個(gè)變壓器燒毀，配電室內(nèi)設(shè)備嚴(yán)重受損。幸虧值班人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)分?jǐn)嘭?fù)荷開關(guān)才制止了故障的進(jìn)一步擴(kuò)大。筆者經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)，故障原因是變壓器絕緣層爆臌匝間短路。高壓熔斷器其中一相熔斷，但由于熔斷器安裝錯(cuò)誤，上下倒置，撞針無(wú)法撞擊負(fù)荷開關(guān)，負(fù)荷開關(guān)沒(méi)有分?jǐn)啵收铣掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，其上級(jí)保護(hù)也沒(méi)有動(dòng)作，初步分析上級(jí)配電所由供電局設(shè)計(jì)安裝，估計(jì)整定電流太大或靈敏度不滿足要求，致使后備保護(hù)失效，造成慘重?fù)p失，高壓柜、母線及變壓器重新更換。
吸取以上事故教訓(xùn)，我們可以進(jìn)一步討論負(fù)荷開關(guān)與熔斷器如何更好的配合才可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的完整性。
4.2過(guò)流脫扣器的配置
在負(fù)荷開關(guān)+熔斷器組合電器中除撞擊器操作外，還有脫扣器操作，負(fù)荷開關(guān)的自動(dòng)分?jǐn)嗫梢杂煞謩?lì)脫扣器或過(guò)電流脫扣器來(lái)操作。我們把負(fù)荷開關(guān)脫扣器和熔斷器的時(shí)間一電流特性的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流稱作交接電流。過(guò)電流小于交接電流時(shí)，由脫扣器使負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)啵谐收想娏鳎?dāng)過(guò)電流大于交接電流或短路時(shí)，由熔斷器撞擊器使負(fù)荷開關(guān)作無(wú)電流分?jǐn)唷?br /> 由分勵(lì)脫扣器操作的負(fù)荷開關(guān)，呈定時(shí)限特性，可以由過(guò)流繼電器或接地故障繼電器操作，這種操作方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷開關(guān)的自動(dòng)分閘，環(huán)網(wǎng)單元的遙控以及繼電保護(hù)的上下級(jí)配合等。用脫扣器操作的好處是在熔斷器熔斷前切除故障電流。
由過(guò)流脫扣器操作的負(fù)荷開關(guān)，呈反時(shí)限保護(hù)特性，通常有兩種接線方式，一是直接動(dòng)作式，負(fù)荷開關(guān)的過(guò)流脫扣線圈直接與電流互感器二次側(cè)連接。二是去分流反時(shí)限式，負(fù)荷開關(guān)的過(guò)電流脫扣線圈是通過(guò)反時(shí)限特性繼電器接入。
對(duì)同一負(fù)荷開關(guān)來(lái)說(shuō)，負(fù)荷開關(guān)的最小分閘時(shí)間加上外部繼電器的最小動(dòng)作時(shí)間是個(gè)定值。當(dāng)配上不同電流的熔斷器，與其時(shí)間一電流特性的交點(diǎn)，便可得出不同的最大交接電流。由熔斷器的最小弧前時(shí)聞與負(fù)荷開關(guān)的最大開斷時(shí)間再加外部繼電器動(dòng)作時(shí)間的交點(diǎn)便是最小交接電流。
一般來(lái)說(shuō)，對(duì)同一組合電器柜，其交接電流大于轉(zhuǎn)移電流。選用組合電器柜時(shí)應(yīng)根據(jù)熔斷器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)的分閘時(shí)間（0. 04s或廠家提供）校驗(yàn)轉(zhuǎn)移電流是否符合要求，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，實(shí)際轉(zhuǎn)移電流小于負(fù)荷開關(guān)的額定轉(zhuǎn)移電流，且小于變壓器二次側(cè)短路時(shí)反應(yīng)在一次側(cè)的故障電流，以保證熔斷器可靠熔斷，否則負(fù)荷開關(guān)可能分?jǐn)嗍。a(chǎn)生爆炸。
5、實(shí)例計(jì)算
下面舉例計(jì)算說(shuō)明此問(wèn)題，某小區(qū)用戶配電所，高壓lOkV電源從lkm外開關(guān)站通過(guò)電纜引來(lái)，開關(guān)站斷路器額定開斷電流31.5kA。用戶配電所變壓器容量為500kVA，Ud =4%，經(jīng)計(jì)算用戶配電所10kV側(cè)最大短路電流為I5. 8kA。初步選用XGN15 -12型環(huán)網(wǎng)柜中的組合電器柜對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)。內(nèi)配SF6負(fù)荷開關(guān)，額定電流630A．額定轉(zhuǎn)移電流1700A，配電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，生產(chǎn)廠還可提供組合式過(guò)電流與接地故障保護(hù)繼電器，對(duì)變壓器進(jìn)行全方位保護(hù)。熔斷器選用XRNTl -10型限流熔斷器，熔絲額定電流50A。
①變壓器lOkV側(cè)額定電流Ie= 500/10*1.732=29A
②變壓器低壓側(cè)短路時(shí)lOkV側(cè)電流
Id= 500/1.732-×10X4%= 721A
③變壓器允許過(guò)負(fù)荷電流（過(guò)載1.5倍）分接位置-5%
^= 29×1.5×1.05= 46A
④變壓器合閘(0.18)沖擊勵(lì)磁涌流
11=29 x12：348A
5.1轉(zhuǎn)移電流的檢驗(yàn)
熔斷器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)的分閘時(shí)間為0. 04s，查熔斷器時(shí)間一電流曲線可知，運(yùn)行中實(shí)際轉(zhuǎn)移電流只有600A，小于額定轉(zhuǎn)移電流1700A。可見所選用組合電器柜能滿足要求。
5.2 由熔斷器脫扣的組合電器
①變壓器0. Is勵(lì)磁涌流為I1=348A。查熔斷器時(shí)間一電流曲線可知0.Is時(shí)可承受電流為460A。
②查熔斷器時(shí)間一電流曲線，4倍熔絲電流時(shí)，起弧時(shí)間不大于lOs，熔斷器起弧使負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)唷?br /> ③變壓器二次側(cè)短路時(shí)一次側(cè)電流為721A。如熔斷器觸發(fā)負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)鄷r(shí)間為0.04s，查時(shí)間一電流曲線，實(shí)際轉(zhuǎn)移電流為600A，熔斷器能可靠熔斷。
5.3 由分勵(lì)脫扣器操作的組合電器
干式變壓器60%過(guò)載時(shí)，允許運(yùn)行5分鐘，當(dāng)I50%、200%過(guò)載時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間應(yīng)小于2分鐘或1分鐘以下。
為使熔斷器在最小弧前電流及時(shí)間前切斷電流并留一定裕度而不使熔斷器損壞，必須讓過(guò)電流繼電器在2.5 ~3倍熔絲額定電流時(shí)動(dòng)作，使負(fù)荷開關(guān)分?jǐn)啵虼瞬捎梅磿r(shí)限加速斷保護(hù)變壓器更為合理。
根據(jù)變壓器過(guò)載曲線，過(guò)電流脫扣器可以整定如下：2倍額定電流時(shí)，20s動(dòng)作；6倍時(shí)．0.5s動(dòng)作；10倍時(shí)，0.5s動(dòng)作。
①查50A熔絲時(shí)間一電流曲線，勵(lì)磁通流348A時(shí)，持續(xù)時(shí)間為0.48，大于0.18。
（3倍額定電流時(shí)，I=29 x3= 87A
查電流為87A時(shí)，熔斷器時(shí)間一電流曲線可知，熔斷器弧前時(shí)間為1000s。電流互感器二次電流為87/( 40/5)=10. 9A
lO．9/5=2.2
查電流繼電器( GL -ll)動(dòng)作特性，起動(dòng)電流倍數(shù)為2.2時(shí)，動(dòng)作時(shí)間小于lOs。
（6倍額定電流時(shí)1=29 x6 =174A
查時(shí)間一電流曲線可知電流為174A時(shí)，熔斷器弧前時(shí)間為20s。
此時(shí)，電流互感器二次電流：174/( 40/5)= 21. 8A，
電流繼電器的過(guò)載倍數(shù)：21. 8/5=4.4
查表此時(shí)動(dòng)作時(shí)間小于0.5s。
④10倍額定電流時(shí)：110= 29×10= 290A
查時(shí)間一電流曲線可知290A時(shí)，熔斷器弧前時(shí)間為Is。
此時(shí)，電流互感器二次電流：290/( 40/5)=36. 3A
電流繼電器的過(guò)載倍數(shù)：36. 3/5=7.3
查表此時(shí)電流繼電器動(dòng)作時(shí)間小于0. 5s。
⑤負(fù)荷開關(guān)分閘時(shí)間0. 03s，外部繼電器動(dòng)作時(shí)間0.02s，共為0.05s。查時(shí)間一電流曲線最大交接電流為550A。變壓器二次側(cè)短路時(shí)，一次側(cè)電流為721A。此值大于交接電流，由熔斷器熔斷，時(shí)間為0.02s。
6、結(jié)論
環(huán)網(wǎng)柜（包括組合電器柜）的應(yīng)用越來(lái)越多，但要充分發(fā)揮其配電、保護(hù)功能，還需設(shè)計(jì)、安裝、檢修人員加倍細(xì)心。認(rèn)真檢驗(yàn)系統(tǒng)中的主要數(shù)據(jù)，安裝時(shí)要嚴(yán)格按照要求安裝，避免出現(xiàn)不必要的損失，同時(shí)要與上級(jí)供電部門配合做好后備保護(hù)的設(shè)置。
在重要配電環(huán)節(jié)，建議采用具有分勵(lì)脫扣的組合電器（有些廠家配套完整的控制繼電器），這樣可以不以熔斷器的損壞為代價(jià)來(lái)分?jǐn)嘭?fù)荷開關(guān)，同時(shí)充分利用了額定電流下負(fù)荷開關(guān)的分?jǐn)嗄芰Γ⒖蛇M(jìn)行接地故障分?jǐn)唷?br /> 環(huán)網(wǎng)柜以其結(jié)線簡(jiǎn)單，安裝方便，設(shè)計(jì)選型方便而備受大家歡迎．但不能就此而掉以輕心。本文以一次事故來(lái)探討環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用、校驗(yàn)、安裝等問(wèn)題。只是引起大家注意。不妥之處，請(qǐng)大家指正。
三門峽富通新能源可以根據(jù)用戶的需求訂做各種類型的高低壓配電柜。（三門峽配電柜訂做、鄭州配電柜訂做、洛陽(yáng)配電柜訂做、鞏義配電柜訂做）
