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1、引言
    環(huán)網(wǎng)配電以其可簡化配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、減少線路數(shù)量、有利于系統(tǒng)改造和擴展、便于管理、運行靈活、供電可靠性高和節(jié)約投資等特點，在歐洲一些國家的工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。如法國機械工廠的5.5~20kV配電網(wǎng)大都采用環(huán)網(wǎng)接線。我國在工業(yè)企業(yè)中壓系統(tǒng)中的應(yīng)用也正處于蓬勃發(fā)展階段。
2、環(huán)網(wǎng)配電接線
2.1環(huán)網(wǎng)配電的一般接線形式
    大、中型工業(yè)企業(yè)根據(jù)用電負荷的性質(zhì)及重要程度，一般需要2～3回獨立電源供電，這就為環(huán)網(wǎng)配電提供了必要條件，環(huán)網(wǎng)接線的形式見圖14。
    由上圖町知，通過開關(guān)設(shè)備的“倒閘操作，可為用電設(shè)備提供正常電源和備用電源。
2.2供電可靠性
    因每個環(huán)路至少有2個電源供電，當環(huán)路中某一開關(guān)設(shè)備或電纜線路發(fā)生故障，只要查出故障段并通過環(huán)路開關(guān)的隔離作用，就能迅速恢復供電保證供電的連續(xù)性。
    供電的可靠性可以采用“N-l1”準則來衡量：一個環(huán)路若有N個線路段（包括開關(guān)設(shè)備），當某一線路段發(fā)生故障被切除后，應(yīng)能保證剩余“N-1”個線路段的正常運行及用電設(shè)備的可靠工作。在保證供電可靠性的基礎(chǔ)上“N-1”準則還可用線路運行率“T”來表示線路的利用效率：
  應(yīng)用上述公式對圖1-4接線形式的利用效率進行分析，結(jié)果如下：
    圖l因故障時一回電源線路有可能承擔全部負荷，正常時線路的運行率最低，僅為50%;圖2、圖中的線路運行率高于圖1．分別為66.67%和75%;圖3因有備用電源線路來承擔故障線路的全部負荷，其線路運行率最高，達100%。由此可知，圖1、圖2只能滿足二級負荷用電，圖3、圖4可滿足一級負荷用電。
3、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜的特點
    (1)性能可靠。絕緣件材料一般選擇環(huán)氧樹脂或SMC(不飽和聚酯纖維增強模塑料)．提高了開關(guān)柜的絕緣水平，相與相、相與地間的安全距離及絕緣件的爬電距離均滿足國家或IEC相關(guān)標準。
    (2)使用安全方便。具有可靠的機械聯(lián)鎖功能（如負荷開關(guān)+熔斷器柜，當某相熔絲熔斷后，熔斷器端部的撞針彈出，使負荷開關(guān)跳閘，防止缺相運行，并能防止熔絲更換前負荷開關(guān)的再合閘：負荷開關(guān)或斷路器與接地開關(guān)或柜門的機械聯(lián)鎖：電纜間隔與負荷開關(guān)或斷路器的機械聯(lián)鎖；掛鎖功能及鑰匙鎖機械聯(lián)鎖功能等）和完善的防護(防護等級不低于IP2X)功能，確保了人身和設(shè)備的安全。
(3)使用壽命長，維護工作量少，檢修方便。操作機構(gòu)可采用無儲能過程的速動操作機構(gòu)或彈簧儲能機構(gòu)，使操作簡單、省力，并使分、合閘速度不受人為因素影響。
    (4)各型環(huán)網(wǎng)柜上還裝有電壓指示燈、開關(guān)位置顯示及欠壓或分勵脫扣器等裝置，可根據(jù)需要加裝遠程控制接口對其進行遠程監(jiān)視和控制。
    各種形式的環(huán)網(wǎng)柜和豐富的附加元件給設(shè)計和使用者提供了一個自由選型的空間，采用不同的柜型和組合．可以滿足不同場合、用途和功能的要求。
4、環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)在機械工廠的應(yīng)用
    機械工廠按其生產(chǎn)規(guī)模和用電負荷情況通常分為大、中、小型。大、中型機械工廠一般從當?shù)毓╇姴块T引入兩回高壓或中壓電源，用自備柴油發(fā)電機組作為第三電源供特別重要的負荷用電。根據(jù)用電負荷分布情況及中，低壓變電所的設(shè)置．有條件時，中壓配電系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先采用環(huán)網(wǎng)接線。
4.1環(huán)網(wǎng)接線的運行方式
  環(huán)網(wǎng)接線分開環(huán)運行和閉環(huán)運行兩種方式。由于閉環(huán)運行系統(tǒng)中對配電設(shè)備的動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定值要求高．線路繼電保護復雜、調(diào)整困難，且當環(huán)路中任一線路段出現(xiàn)短路故障時，將使環(huán)路二進線端的上一級保護裝置同時跳閘，造成該環(huán)路全部停電。因此．在實際應(yīng)用中，多采用開環(huán)運行方式。開環(huán)點一般選在環(huán)路的中點，盡量使環(huán)路兩側(cè)在正常運行情況下的用電量均衡。
4.2環(huán)網(wǎng)柜操作方式
    環(huán)網(wǎng)柜操作方式分為手動與電動兩種，這兩種操作方式又分為無儲能過程的速動操作機構(gòu)和帶彈簧儲能的操作機構(gòu)。
    中壓配電系統(tǒng)無遠程監(jiān)視和控制要求時，采用手動彈簧儲能分、合閘機構(gòu)即可．變壓器的溫度、瓦斯保護作用在與變壓器連接的環(huán)網(wǎng)饋線單元上，容量在1000kV．A及以下的變壓器短路、過流保護盡量采用負荷開關(guān)+熔斷器柜中的熔斷器進行保護，這樣可大大簡化操作電源及繼電保護系統(tǒng)，故障率低、故障影響面小。當必須采用電動彈簧儲能操作方式時，最好選擇與環(huán)網(wǎng)柜配套的自帶蓄電池作為備用電源的主、備電源轉(zhuǎn)換裝置．主電源可引自PT,也可引自變壓器低壓側(cè)。
4.3電能計量
    在工業(yè)企業(yè)高，中壓變電站或中壓配電所的進線處安裝有專用電能計量儀表，各中壓出線、中，f氏壓變電所低壓側(cè)設(shè)置有電能計量儀表時，環(huán)網(wǎng)柜上可不裝設(shè)電能計量儀表，僅裝設(shè)顯示儀表或用來監(jiān)視線路、開關(guān)是否正常的指示燈即可。在環(huán)網(wǎng)柜上安裝電能計量儀表的環(huán)網(wǎng)單元如圖5所示。
    中壓配電所容量不大也可以用環(huán)網(wǎng)柜組成，這樣可以簡化配電系統(tǒng)，而且運行管理簡單，維護工作量小，造價低．
5、環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)的實際應(yīng)用
5.1供、配電系統(tǒng)概況
    筆者用某廠作為實例。某廠區(qū)建有一座110/lOkV變電站，二回llOkV獨立電源進線，變電站內(nèi)設(shè)二臺31.5MV．A、uk=10.8%f設(shè)主變llOkV側(cè)為無限大電源容量系統(tǒng)，-主變lOkV側(cè)三相穩(wěn)態(tài)短路電流有效值約16kA．三相短路全電流最大有效值約24kA)、主變繞組連接組別Y．dlllOkV側(cè)采用單母線分段。廠區(qū)內(nèi)10/0.4kV變電所全部采用組合式成套變電站f由環(huán)網(wǎng)柜、干式變壓器及低壓配電柜組成1．其最大容量1600kV．A;車間內(nèi)設(shè)有設(shè)備通廊，按用電負荷分布設(shè)置組合式成套變電站，使組合式成套變電站盡量接近用電負荷中心。廠區(qū)的lOkV配電線路采用電力電纜沿電纜隧道和車間內(nèi)設(shè)備通廊敷設(shè)．
5.2環(huán)網(wǎng)柜的選擇
    為了保證供電的可靠性，減少因供配電故障給生產(chǎn)帶來的損失．一個環(huán)路所帶變壓器容量按照不超過10000kV-A設(shè)計。為此，在組合式成套變電站的lOkV側(cè)選擇了SF6氣體絕緣的RM6型環(huán)網(wǎng)柜。其進出線功能單元可以選擇負荷開關(guān)或斷路器，變壓器饋線單元同樣可以選擇負荷開關(guān)+熔斷器組合或斷路器，還可加裝中壓計量單元和避雷器單元。根據(jù)需要可選電動操作機構(gòu)，用于開關(guān)或斷路器、熔斷器位置、動作指示的輔助觸點和外部跳閘的分勵脫扣器及自供電型故障指示器（早期為低壓供電自帶蓄電池的故障報警器1．帶有停電時具有可向開關(guān)或斷路器電動操作機構(gòu)供電的備用電源遠程控制接口等附件。當采用斷路器作為保護功能單元時，可選擇自供電型的綜合繼保裝置或需要輔助電源的其它類型綜合繼保裝置。RM6型環(huán)網(wǎng)柜環(huán)路最大工作電流為630A．最大短路開斷電流（穩(wěn)態(tài)值溈25kA。
5.3環(huán)網(wǎng)配電接線形式的選擇
    根據(jù)廠區(qū)110/10kV變電站內(nèi)二臺主變、10kV配電系統(tǒng)為單母線分段及車間面積大最大6萬多m2)、用電設(shè)備多、容量大、變電所數(shù)量多且分散安裝在設(shè)備通廊上的特點，和便于管理、出現(xiàn)故障易于查找的要求，選擇了圖l形式的環(huán)網(wǎng)接線，開環(huán)運行。為簡化系統(tǒng)接線，在環(huán)網(wǎng)單元中，進出線功能單元選擇負荷開關(guān)，變壓器饋線單元選擇200A斷路器．全部采用手動速動操作機構(gòu)：環(huán)網(wǎng)配電接線見圖6'圖中僅給出了一個環(huán)路主接線。
5.4線路保護
    由110/10kV變電站10kV側(cè)出線柜對環(huán)網(wǎng)線路進行電壓、相間短路和過流及接地故障保護，由環(huán)網(wǎng)單元上的VIP35自供電型綜合繼保裝置實現(xiàn)變壓器保護。VIP35自供電型綜合繼保裝置的特點是其電源由電流互感器提供，無需輔助電源，直接作用于跳閘脫扣線圈，可實現(xiàn)相間短路和過流保護及接地故障保護。
5.5線路故障監(jiān)測
    由于合資廠占地面積大，組合式成套變電站數(shù)量多．lOkV電纜線路長，且全部敷設(shè)在電纜隧道和車間設(shè)備通廊內(nèi)．當某環(huán)路發(fā)生相間故障或接地故障時。就需要快速查出故障點．并斷開故障點恢復該環(huán)路的供電。對此，采取了以下措施：
    (1)把環(huán)網(wǎng)單元各開關(guān)包括斷路器l的位置指示輔助觸點和斷路器綜合繼保裝置故障跳閘指示觸點送到110/lOkV變電站，對環(huán)網(wǎng)單元的開關(guān)狀態(tài)進行遠程監(jiān)視。
    (2)在各環(huán)網(wǎng)單元安裝了線路故障報警器。線路故障報警器由三個環(huán)形磁環(huán)、燈光顯示器與外部報警燈組成，并自帶備用電池，可在故障時維持報警狀態(tài)2h。當線路發(fā)生相間短路或接地故障時，燈光顯示器內(nèi)的繼電器動作，外部報警燈不斷閃爍發(fā)出報警信號，同時輸出無源開關(guān)量信號至llO/lOkV變電站用于遠程監(jiān)視。通過自動或人工巡查就能及時查出故障段，經(jīng)過“倒閘操作”恢復供電。線路故障報警器的工作情形如圖7所示。
5.6運行情況
    環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)在該合資廠投入運行至今已十多年了，因該系統(tǒng)運行可靠，管理方便，易于操作，基本處于免維護狀態(tài)，故在后續(xù)的擴建工程及新建工程中．仍然采用這一技術(shù)。
6、結(jié)束語
由于環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)接線簡單，故障率低，供電可靠性高，出現(xiàn)故障易于查找，容易實現(xiàn)工廠配電的自動化管理，所以環(huán)網(wǎng)配電技術(shù)必將在機械行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
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