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    隨著環網供電技術的日益成熟，環網供電以其獨特的優越性在城網配電系統中廣泛采用。目前城網中普遍采用的是中壓12kV電壓等級的配電方式。在12kV電壓等級配電網中的主設備——環網柜，有進口的，也有我國自行設計生產的環網供電單元，現有產氣式、壓氣式、真空及SF6等型。可是隨著我國電力工業持續高速發展，尤其是城鄉電網的現代化建設與改造，對電器產品的合理配置提出了更新的要求；用戶也對供電質量和可靠性提出了更高的要求。目前我國的配電網很薄弱，絕大多數為樹狀結構，且多為架空線，可靠性差，尤其在農村，送電距離太長，損耗嚴重，電壓質量差。而采用電壓等級較高的電網絡，具有耗材少，傳輸功率大等優點，因而我國城網和農網中采用的40.5kV電壓等級的配電網絡已得到供電部門和用戶的充分認可。但目前我國40.5kV電壓等級配電網的切換裝置基本上仍使用價格較貴的斷路器，個別場合使用的負荷開關尚依賴進口，因而40.5kV配電網絡中的環網柜的設計和發展前景有待進一步的探討。
    環網柜及負荷開關的市場分析
1、負荷開關的市場需求
    歐美各國城市電網負荷密度大，電纜發展快，中壓電網大都以環網接線，開環運行，負荷開關使用較多（其在國外已推行了半個世紀），發展快，現已開發了產氣式、壓氣式、真空、SF6等小型化環網開關柜。而我國在“九五”期間，環網柜才開始有了長足的發展。為了提高城市供電可靠率，而采用環網供電方式的地方也越來越多，使負荷開關和環網開關單元的使用大量增加。據專家指出，“十五”后三年，隨著電力工業加速發展及國民經濟迅速發展，中壓開關柜將有較大增長，預計“十五”末期可達到21萬面，如果按斷路器柜與負荷開關柜、接觸器柜比例約為2:1來測算，則斷路器柜為14萬面，負荷開關與接觸器柜為7萬面，中壓主要開關元件可達25萬臺。但是我國中壓開關及開關柜的產品與國外產品的差距是參數還不夠高。國外開關產品的質量，特別是真空滅弧室的質量穩定，開關產品工藝細致，外形美觀（如VD4型開關）。我國高壓開關行業“九五”規劃也指出：相比斷路器而言，負荷開關結構簡單，制造容易、造價低、運行維護方便，我國開發負荷開關勢在必行很有必要。
    現使用的開關產品種類不少，但從起主要保護控制功能及配用高壓開關柜情況來看，主元件有斷路器、負荷開關及接觸器。目前國外負荷開關與接觸器在中壓電網中使用數量顯著高于斷路器，而我國則相反。近幾年我國的裝備政策也正逐步調整，在12kV配電網中，負荷開關與接觸器使用比例也將日趨上升。40.5kV級主開關元件目前雖仍以斷路器為主，但隨著今后的技術研發和提升，如能設計和生產智能化、小型化、高可靠性、操作簡單、少維護方向發展的負荷開關，則將憑借其自身的優勢取代斷路器，獲得一個較大的市場量。“十五”期間，40.5kV主開關元件總數約16500臺，預計將以2.1%的年增長率上升，由此看來40.5kV電壓等級的負荷開關市場需求量較大，有很大的發展潛力。
2、國內外環網柜的技術發展
    近幾年來，國外環網柜技術發展很快，性能逐步提高。主要體現在技術參數和壽命的逐步提高，體積減小，故障率低。如：西門子、ABB、美國通用電氣( GE)、西屋公司等國外廠家的產品，最大容量指標為：
    12kV柜：額定電流5000A，額定短路開斷電流63kA。
    40.5kV柜：額定電流2500A，額定短路開斷電流40kA。
    采用良好的絕緣材料防潮、防塵、減少運行故障；高可靠性，特別是以真空開關柜尤為突出；較多產品的機械壽命達到3萬次，個別達到6萬次，10年以上不需潤滑，免維護。
    我國自20世紀80年代以來，隨著引進消化國外產品，技術水平迅速提高，品種也迅速增加到幾十種。在12kV電壓等級上，空氣環網柜占據一定市場，其特點是生產加工方便，維修簡單，成本和價格低。40.5kV級環網柜的使用起步較晚，開始基本依賴進口（價格很高）。近幾年來國內生產廠家引進元件組裝和采用聯合開發的方法，相繼推出了國產化的環網柜，其產品技術水平、技術經濟指標及其適用性與國外先進水平相比，還存在較大差距。目前40.5kV級的環網柜產品還遠不能滿足當今電網改造的需要，它的可靠性以及生產工藝水平有待于提高。真空和SF6環網柜由于性能指標高，具有技術經濟的優勢，是40.5kV級環網柜發展的趨勢。
    特別是電網中變電所負荷急劇增加和小型發電機組并網運行，導致大額定電流、大短路開斷電流以及頻繁操作、低過電壓等專用型的技術需求，環網柜元件質量的提高尤為重要，因而今后40.5kV級環網柜的開發應達到的總目標應是：發展高可靠、免維修、智能化、小型化、操作方便、外觀精美、供貨周期短、成本低的產品。
環網柜及其負荷開關的特點分析
1、高壓環網柜的型式及特點
    環網柜是一組高壓開關設備裝在鋼板金屬柜體內或做成拼裝間隔式環網供電單元的電氣設備，其核心部分采用負荷開關和熔斷器，具有結構簡單、體積小、價格低、可提高供電參數和性能以及供電安全等優點。它被廣泛使用于城市住宅小區、高層建筑、大型公共建筑、工廠企業等負荷中心的配電站以及箱式變電站中。
    環網柜一般分為空氣絕緣和SF6絕緣兩種，用于分合負荷電流，開斷短路電流及變壓器空載電流，一定距離架空線路、電纜線路的充電電流，起控制和保護作用，是環網供電和終端供電的重要開關設備。柜體中，配空氣絕緣的負荷開關主要有產氣式、壓氣式和真空式，配SF6絕緣的負荷開關為SF6式，由于SF6氣體封閉在殼體內，它形成的隔斷斷口不可見。環網柜中的負荷開關，一般要求三工位，即切斷負荷、隔離電路、可靠接地。產氣式、壓氣式和SF6式負荷開關易實現三工位，而真空滅弧室只能開斷，不能隔離，所以一般真空負荷環網開關柜在負荷開關前再加上一個隔離開關，以形成隔離斷口。
2、負荷開關的技術性能對比
    (1 )12kV負荷開關戶內12kV負荷開關有以下四種：產氣式、壓氣式、真空式和SF6式。現在應用最廣泛的是SF6負荷開關，采用SF6負荷開關制成的環網供電單元因體積小，開斷性能好受到了許多大城市如北京、深圳、廣州等電力用戶的青睞，但此類開關價格昂貴，在一般大城市和中等城市市場有限。產氣式開關的環網供電單元只能用于開斷容量小，不頻繁操作的場合，此外，其體積大，使用受到限制。真空負荷開關環網供電單元在國內應用也較普遍，其價格較SF6負荷開關環網供電單元低近30%，開斷能力優良，但是體積較大。
    (2) 40.5kV負荷開關目前40.5kV負荷開關主要有SF6和真空兩種多為戶外使用。由于產氣式或壓氣式負荷開關的開斷能力不足，當主變壓器發生重瓦斯故障和當熔斷器單相熔斷時，負荷開關因沒有足夠的開斷轉移電流的能力而無法跳閘，不能實現缺相保護，這對于無人值班變電所是不允許的。如變壓器運行中出現過負荷電流，此電流大于負荷開關的額定開斷電流而小于熔斷器的熔斷電流時，就有可能存在保護“死區”，這種情況已有許多省份的運行人員提出來，所以目前的40.5kV級首選SF6和真空負荷開關。它們最突出的特點是開斷性能好，能滿足轉移電流的要求和使用壽命長，且都屬于免維護檢修或少維護檢修類型的開關。
     在我國農網建設和改造中更適合農村地域環境的負荷開關應數真空負荷開關。它適用于戶外架空配電網和戶外變電站，適用于城網和架空線路和終端供電設備。真空負荷開關的特點是重量輕、體積小，在開斷電流過程中無強烈的聲光現象，對真空滅弧室的觸頭采用了銅鎢或銅碲硒鐵的合金材料，大大降低了截流值和強化了抗熔焊能力，無火災爆炸危險，不需檢修；其機械壽命和電壽命大大超過了一般的負荷開關，可達到2000次以上的操作次數；在分閘狀態有明顯的可見斷口，隔離刀與三相真空滅弧室聯動，通過動作時序配合，真空滅弧，而隔離刀在分斷和關合過程中不起弧；全敞開式；不需密封、不充油、不充氣；可手動、電動操作。它可以分合負荷電流，亦可開斷變壓器空載電流，一定距離的架空線路、電纜線路和電容器組的電容電流。具有分段、隔離、連接、切換等功能．結構如圖所示，其參數如表所示。
    戶內負荷開關采用SF6壓氣式滅弧方式，具有優良的開斷性能和關合短路電流的能力。分斷空載變壓器不產生截流過電壓；分斷電容器組不產生重燃過電壓。其配有手動彈簧操動機構，能適用于頻繁操作，動作可靠。具有體積小，重量輕，免維護等特點。可用于電壓等級40.5kV配電網絡作為分合負荷電流，閉環電流；也可分斷供電變壓器的空載勵磁電流和電容器組的電容電流；還能分斷空載電纜的充電電流。SF6具有很高的絕緣性能和對電場的較低敏感性，因此，與空氣絕緣柜相比，SF6環網柜有最小的尺寸。這一優勢對40.5kV級產品特別顯著。
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