10kV環(huán)網(wǎng)柜在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用

司思

摘要：隨著社會(huì)發(fā)展水平的提高，人們生活工作中對(duì)電力能源的需求日益提高，同時(shí)對(duì)供電質(zhì)量提出更高要求。基于此，為提高10kV城市電網(wǎng)的建設(shè)水平，提高其覆蓋率和運(yùn)行質(zhì)量，本文研究城市電網(wǎng)中應(yīng)用10kV環(huán)網(wǎng)柜的意義，重點(diǎn)探討10kV環(huán)網(wǎng)柜在城市電網(wǎng)中的具體應(yīng)用，并分析應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和解決措施，以期促進(jìn)城市電網(wǎng)更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：城市電網(wǎng);10kV環(huán)網(wǎng)柜;電能分配

引言：從以往我國(guó)城市電網(wǎng)建設(shè)及分布現(xiàn)狀來(lái)看，電網(wǎng)主要為輻射型，通過(guò)以樹(shù)干式相結(jié)合的方式進(jìn)行電力輸送，雖然該方式能夠滿(mǎn)足城市居民用電需求，但是如果電源干線發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致線路后邊所有用戶(hù)停電。而環(huán)網(wǎng)柜能夠識(shí)別線路故障，并通過(guò)供電分支節(jié)點(diǎn)提升供電穩(wěn)定性。因此，研究城市電網(wǎng)中10kV環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用是必要的。

1.研究城市電網(wǎng)中10kV環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用意義

所謂環(huán)網(wǎng)柜，主要是指用于環(huán)網(wǎng)接線的開(kāi)關(guān)柜，既可以當(dāng)做斷路器柜使用，也可以作為負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜、負(fù)荷開(kāi)關(guān)加熔斷器柜使用。在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的背景下，城市電網(wǎng)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大，由于部分地區(qū)用戶(hù)較為分散，若是供電方式不科學(xué)，供電可靠性則會(huì)降低，極易引發(fā)安全事故。針對(duì)該問(wèn)題，以往傳統(tǒng)的10kV供電方式是采用架空線路，并采用臺(tái)架變的形式，雖然該方式也能夠滿(mǎn)足用戶(hù)分散、用電負(fù)荷容量較小的供電，但整體安全可靠性較低，且極易受到不良天氣等自然災(zāi)害的影響，最終引發(fā)不良后果。比如遭受雷擊，或是單相接地事故等。外加出線走廊對(duì)架空線路的限制，使得難以伸入符合中心。不僅如此，以往傳統(tǒng)的供電方式在一定程度上影響了城市形象，不利于城市的可持續(xù)發(fā)展。

但是通過(guò)在城市電網(wǎng)中應(yīng)用10kV環(huán)網(wǎng)柜，將傳統(tǒng)的供電形式改為環(huán)網(wǎng)柜加箱式變電站，不僅具有良好的美觀性，整體運(yùn)作狀態(tài)也更為安全、可靠，而且，還能夠伸入負(fù)荷中心，減少城市電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的電能損耗。此外，環(huán)網(wǎng)柜的使用還便于日后維修、維護(hù)，整體安裝流程和技術(shù)也較為方便，能夠很好的滿(mǎn)足城市電網(wǎng)拓展、城市居民用電需求?？偠灾h(huán)網(wǎng)柜在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用能夠?yàn)楣╇娰|(zhì)量提供有效保障，提高供電可靠性，整體經(jīng)濟(jì)效益可觀，具有極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1]。

2.探討城市電網(wǎng)中10kV環(huán)網(wǎng)柜的具體應(yīng)用

2.1合理選型，科學(xué)接線

環(huán)網(wǎng)柜在城市電網(wǎng)中主要應(yīng)用于環(huán)網(wǎng)供應(yīng)單元，通過(guò)將傳感技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)進(jìn)行有機(jī)整合，能夠依托于負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜和組合電器提升城市電網(wǎng)穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)整合負(fù)荷開(kāi)關(guān)、10kV開(kāi)關(guān)柜以及計(jì)量?jī)x表等裝置，能夠極大的提高城市電網(wǎng)一二次系統(tǒng)的集成化和裝配模塊化程度，進(jìn)而為監(jiān)測(cè)、控制等電力設(shè)備提供支持，實(shí)現(xiàn)城市電網(wǎng)的優(yōu)化管理，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。但是，隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，環(huán)網(wǎng)柜類(lèi)型多樣，實(shí)現(xiàn)的功能也不盡相同，因此，在城市電網(wǎng)中應(yīng)用10kV環(huán)網(wǎng)柜時(shí)，應(yīng)合理選型，科學(xué)開(kāi)展環(huán)網(wǎng)柜電氣接線工作，進(jìn)而為環(huán)網(wǎng)柜作用的發(fā)揮提供保證。

開(kāi)展環(huán)網(wǎng)柜選型工作時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)綜合考慮接受電能與分配電能，判斷具體型號(hào)的環(huán)網(wǎng)柜是否滿(mǎn)足雙電源環(huán)網(wǎng)供電和終端供電需求。在10kV環(huán)網(wǎng)柜實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常環(huán)網(wǎng)進(jìn)出線柜采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)保護(hù)，饋出線柜采用負(fù)荷開(kāi)關(guān)——熔斷器組合電器保護(hù)，這種配置比斷路器柜有成本低，占地空間小的優(yōu)勢(shì)。如果在自動(dòng)化線路中應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜，那么應(yīng)該選用具有“四遙”功能的環(huán)網(wǎng)柜，即具有遙信、遙控、遙調(diào)和遙測(cè)功能，同時(shí)配以一次設(shè)備和二次設(shè)備的電源、自動(dòng)化軟件、保護(hù)裝置、FTU監(jiān)控等。其中，開(kāi)關(guān)柜所配置的遠(yuǎn)方控制單元和各環(huán)網(wǎng)柜在經(jīng)過(guò)光纖或通信電纜的傳輸線路與通信接口后與主控機(jī)相連接，通過(guò)這一應(yīng)用形式，環(huán)網(wǎng)柜能夠?qū)€路中存在的故障進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障迅速隔離故障段，且自動(dòng)恢復(fù)由故障造成的停電，為非故障區(qū)供電提供有效保證。總而言之，在開(kāi)展10kV環(huán)網(wǎng)柜選型工作時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況開(kāi)展相應(yīng)功能環(huán)網(wǎng)柜的選擇和組合應(yīng)用，從而充分發(fā)揮出環(huán)網(wǎng)柜對(duì)城市電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)的保障作用。此外，開(kāi)展環(huán)網(wǎng)柜電氣接線工作時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)明確環(huán)網(wǎng)柜組成，根據(jù)負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜和組合電器柜的實(shí)際需求進(jìn)行電氣接線，實(shí)現(xiàn)操作功能和電氣接線模塊化。值得注意的是，不同電氣接線方式能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的環(huán)網(wǎng)供電與電能的分配，因此，電氣接線過(guò)程中也要結(jié)合實(shí)際情況，實(shí)現(xiàn)電能的科學(xué)合理分配，以此滿(mǎn)足供電要求[2]。

2.2應(yīng)用要點(diǎn)

雖然環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用流程和相關(guān)技術(shù)較為簡(jiǎn)單，但在其實(shí)際應(yīng)用中仍要注重以下要點(diǎn)：

第一，在城市電網(wǎng)中，10kV環(huán)網(wǎng)柜是電纜線路的節(jié)點(diǎn)，雖然電氣接線較為靈活，且相關(guān)操作也較為方便，但是需要注意，分支箱不得直接對(duì)每條線路進(jìn)行操作，只能用于電纜分支使用，同時(shí)最好不將其用于主干網(wǎng)。第二，安裝環(huán)網(wǎng)柜時(shí)預(yù)留回路數(shù)，為日后線路和技術(shù)擴(kuò)展提供空間。一般情況下，預(yù)留方式可在電纜分支箱、環(huán)網(wǎng)柜以及環(huán)網(wǎng)型箱式變預(yù)留出線路數(shù)，或是直接將主干電纜斷開(kāi)，使用新的環(huán)網(wǎng)柜將其接入。第三，應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜時(shí)，配備接于母線上的PT，使其成為電動(dòng)操作電源的同時(shí)，為配電饋線自動(dòng)化的監(jiān)控終端提供電源。第四，對(duì)于未能實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的城市電網(wǎng)區(qū)段，應(yīng)加裝短路故障指示器，將其加裝在電纜一側(cè)即可，從而提高檢測(cè)、查找電路短路故障的速度。第五，認(rèn)真檢查各種知識(shí)信號(hào)，并封堵基礎(chǔ)與電纜溝之間，以此延長(zhǎng)相關(guān)設(shè)備使用年限的同時(shí)，改善電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，此外，對(duì)于存在壓力的開(kāi)關(guān)，定期檢測(cè)壓力，若是發(fā)現(xiàn)壓力不足，應(yīng)嚴(yán)禁相關(guān)操作。

以某地區(qū)為例，該地區(qū)為提高城市電網(wǎng)電能分配的靈活性，在配網(wǎng)中使用了大量10kV環(huán)網(wǎng)柜，這是因?yàn)殡娋W(wǎng)分布情況較為復(fù)雜，且當(dāng)?shù)氐闹惫┯脩?hù)、分歧線路的用戶(hù)較多，整體分布也較為分散，所以，相關(guān)人員選擇使用環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行電能分配，以期提高電能分配的科學(xué)合理性。在實(shí)際應(yīng)用中，項(xiàng)目工作人員在環(huán)網(wǎng)柜選型方面選擇了帶有計(jì)量裝置的聯(lián)絡(luò)環(huán)網(wǎng)柜，以此實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目中四條線路的聯(lián)絡(luò)和計(jì)量，為給用戶(hù)帶去良好的供電服務(wù)，在線路上選用了四臺(tái)環(huán)網(wǎng)柜，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行安裝。在安裝作業(yè)開(kāi)始前，工作人員按照區(qū)域具體情況敷設(shè)了電纜，并制作電纜終端頭，將其與環(huán)網(wǎng)柜安裝接引，保證環(huán)網(wǎng)柜安裝后作用的發(fā)揮。通過(guò)在電網(wǎng)中安裝環(huán)網(wǎng)柜，有效利用環(huán)網(wǎng)柜的供電方式降低主線路停電概率，避免在用戶(hù)側(cè)故障發(fā)生的情況下出現(xiàn)大規(guī)模停電現(xiàn)象，極大的提高了該區(qū)域供電的安全可靠性。不僅如此，針對(duì)環(huán)網(wǎng)柜負(fù)荷側(cè)的故障，由于在該故障下會(huì)熔斷熔斷器，出現(xiàn)負(fù)荷開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘現(xiàn)象，從而斷開(kāi)電網(wǎng)主線路與故障線路，降低了故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的影響。而且，排除并解決故障后，將負(fù)荷開(kāi)關(guān)合上即可恢復(fù)供電，相較于以往故障后續(xù)處理，整體效率和便捷程度上升，供電安全可靠性大大提升。

3.分析城市電網(wǎng)中10kV環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用問(wèn)題及解決措施

3.1環(huán)網(wǎng)柜與電纜終端接觸不良

10kV環(huán)網(wǎng)柜作為應(yīng)用最為普遍的環(huán)網(wǎng)柜，在將其應(yīng)用于城市電網(wǎng)時(shí)，如果技術(shù)人員沒(méi)有將電纜終端與環(huán)網(wǎng)柜緊密連接，留下接觸不良的隱患，則會(huì)導(dǎo)致接觸點(diǎn)高溫高熱，將環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)皮套和電纜終端插頭損壞，進(jìn)而引發(fā)較為嚴(yán)重的安全事故。針對(duì)該問(wèn)題，這主要是因?yàn)殡娎|終端和環(huán)網(wǎng)柜之間的安裝距離較小，使得電纜終端的應(yīng)力錐位于電纜重力彎曲部分，對(duì)環(huán)網(wǎng)柜和插拔式肘型電纜終端頭的接觸造成影響。因此，相關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)提高對(duì)電纜三芯分相施工質(zhì)量的重視程度，保證引出長(zhǎng)度在1.2m以上，從而避免此類(lèi)安全隱患的留存，提高10kV環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用質(zhì)量[3]。

3.2內(nèi)部空間不足，線路交叉

由于環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部空間相對(duì)較小，在存在多條電纜線的情況下難免出現(xiàn)線路交叉等問(wèn)題，而為了保證線路平穩(wěn)運(yùn)作，需要開(kāi)展定期維修和養(yǎng)護(hù)工作。因此，針對(duì)該問(wèn)題，在前期安裝應(yīng)用時(shí)就應(yīng)預(yù)先落實(shí)預(yù)防措施。一般情況下，多條電纜連接于一個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的主要原因是減少城市電網(wǎng)建設(shè)成本，降低相關(guān)投資，但在日后技術(shù)發(fā)展、供電對(duì)象不斷增加的情況下，需要新增饋線電纜回路，所以，在前期安裝應(yīng)用時(shí)，相關(guān)技術(shù)工作人員應(yīng)立足于實(shí)際情況充分考量環(huán)網(wǎng)柜可以連接電纜的數(shù)量，科學(xué)設(shè)計(jì)電纜連接數(shù)量，不可為了節(jié)省成本連接超出可承受范圍的電纜?；蚴窃谶x型階段直接選用具有擴(kuò)展性功能的環(huán)網(wǎng)柜，實(shí)現(xiàn)發(fā)展空間的順利預(yù)留，為電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

3.3人員專(zhuān)業(yè)水平要求較高

對(duì)于插拔式肘型電纜終端頭而言，環(huán)網(wǎng)柜的安裝應(yīng)用對(duì)相關(guān)工作人員具有較高專(zhuān)業(yè)水平的要求，這是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，稍有不慎可能會(huì)埋下安全隱患，或是出現(xiàn)操作失誤引發(fā)安全事故等。因此，針對(duì)制作工藝較為講究的插拔式肘型電纜終端頭，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)水平較高、經(jīng)驗(yàn)較為豐富的工作人員進(jìn)行安裝，保證應(yīng)力錐充分發(fā)揮電場(chǎng)疏散作用，避免在相關(guān)設(shè)備和電網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)作后出現(xiàn)短路等故障。

3.4積聚水汽，降低環(huán)網(wǎng)柜使用年限

在環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用過(guò)程中，由于自身運(yùn)作和外部環(huán)境等多種因素的共同作用影響，其與電纜溝槽之間較為容易積聚水汽，在密封性較差情況下，水汽很容易進(jìn)入環(huán)網(wǎng)柜核心元件所在空間，進(jìn)而對(duì)其造成影響，導(dǎo)致其內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)老化，造成環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)作故障問(wèn)題的發(fā)生，降低其使用壽命，引發(fā)較為嚴(yán)重的資金、資源損失。針對(duì)該問(wèn)題，應(yīng)從密封性著手解決，主要將環(huán)網(wǎng)柜縫隙處封堵好，比如使用密封膠布或是密封膠等，尤其是密封膠，直接將其倒在環(huán)網(wǎng)柜地板處即可，既能防止水汽進(jìn)入環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)部，還能夠避免環(huán)網(wǎng)柜在長(zhǎng)期運(yùn)作后異物的進(jìn)入。除此之外，在城市電網(wǎng)中應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高其離地距離，保證設(shè)備與地面具有一定高度，并在日常運(yùn)作過(guò)程中加強(qiáng)通風(fēng)換氣，或是直接在空間內(nèi)加設(shè)通風(fēng)換氣的設(shè)備，從而進(jìn)一步避免水汽進(jìn)入環(huán)網(wǎng)柜[4]。

3.5不合理的電纜架網(wǎng)方式提高設(shè)備故障排查難度

目前，仍有部分地區(qū)的電纜架網(wǎng)方式為“蜘蛛網(wǎng)”式，這給環(huán)網(wǎng)柜故障排查工作帶來(lái)困難。針對(duì)該問(wèn)題，從當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，在查找并解決電纜故障時(shí)，主要依托于故障指示儀的安裝，該裝置是一種單相接地短路故障設(shè)備，用于10kV的小電流接地系統(tǒng)中，因此能夠直接安裝在電纜上。當(dāng)城市電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜之后，環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生短路或是接地故障時(shí)，為縮小影響范圍，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)一級(jí)供電系統(tǒng)會(huì)分?jǐn)唷＿@時(shí)，故障指示儀能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供出現(xiàn)故障的具體部分，通過(guò)報(bào)警信號(hào)，相關(guān)工作人員能夠找到故障區(qū)段，從而將其斷開(kāi)，并將無(wú)故障區(qū)段供電恢復(fù)，之后立刻開(kāi)展維修工作。因此，對(duì)于應(yīng)用大量環(huán)網(wǎng)負(fù)荷開(kāi)關(guān)的城市電網(wǎng)，應(yīng)根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況安裝故障指示儀，利用該裝置減少故障帶來(lái)的電能損失，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的快速、高效解決。

3.6未按照“三工位”進(jìn)行連接

當(dāng)城市電網(wǎng)應(yīng)用環(huán)網(wǎng)柜時(shí)，由于其進(jìn)出線路端口配有接地開(kāi)關(guān)，當(dāng)此類(lèi)開(kāi)關(guān)為封閉狀態(tài)時(shí)，相關(guān)工作人員無(wú)法開(kāi)展有關(guān)電路的驗(yàn)電操作，在該情況下，極易導(dǎo)致帶電合閉接地開(kāi)關(guān)誤操，從而對(duì)設(shè)備造成損傷，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)大規(guī)模斷電情況。因此，為避免此類(lèi)應(yīng)用問(wèn)題的出現(xiàn)，相關(guān)工作人員應(yīng)落實(shí)主流開(kāi)關(guān)設(shè)置形式，即“三工位”，保證環(huán)網(wǎng)柜氣體負(fù)荷開(kāi)關(guān)正常運(yùn)作。所謂“三工位”，主要是指主斷口隔離位置、接通位置以及接地位置，是開(kāi)關(guān)的三個(gè)位置。通過(guò)按照該形式進(jìn)行環(huán)網(wǎng)柜氣體負(fù)荷開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，能夠有效優(yōu)化饋線回路，一方面提高環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用簡(jiǎn)便程度，另一方面提高環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用及運(yùn)作的安全性，為城市電網(wǎng)運(yùn)作提供有效保證。

結(jié)論：綜上所述，10kV環(huán)網(wǎng)柜作為當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的環(huán)網(wǎng)柜，在提高電網(wǎng)運(yùn)作穩(wěn)定性、安全性，實(shí)現(xiàn)電能合理分配方面發(fā)揮著重要作用。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)正確認(rèn)識(shí)到該設(shè)備的重要性，合理選型、科學(xué)接線，并針對(duì)具體的應(yīng)用問(wèn)題落實(shí)相應(yīng)的處理措施，從而提高環(huán)網(wǎng)柜應(yīng)用效果，促進(jìn)城市電網(wǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，滿(mǎn)足城市居民用電需求。

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