第54卷 第8期：0242-0245 Vol.54，No.8：0242-0245 2018年8月16日 HighVoltageApparatus Aug. 16，2018 DOI:10.13296/j.1001-1609.hva.2018.08.038 环网柜中隔离接地三工位开关布置方式 王承玉 （中国电力科学研究院，北京 100192） 摘要：针对当前环保型环网柜（包括环保气体绝缘环网柜、固体绝缘环网柜）中主开关（真空断路器、真空负 荷开关）与隔离接地三工位开关这2种布置方式的差异和争论，依据相关电力安全工作规程和产品质量标准论证 了2种布置方式的差异和优缺点，得出了2种方式都满足现行规程和标准的要求，给出了明确的结论。 关键词：环网柜；隔离接地三工位开关；布置方式 DiscussiononArrangmentofThree⁃positionDisconnetingand EarthingSwitchinRingMainUnit WANGChengyu （ChinaElectricPowerResearchInsitute，Beijing100192，China） Abstract: Thispapermainlydescribescurrentdifferencesandargumentsabouttwoarrangmentsofmainswitch（includ⁃ ingvacuumcircuitbreakerandvacuumload⁃breakswitch）withthree⁃positionswitchinenvironmentalprotection ringmainunit （includingenvironmentalprotectiongasinsulatedringmainunitandsolidinsulatedringmainunit）， demonstratesthedifferenceandtheadvantageoftwoarrangmentsaccordingtorelevantregulationsofelectricindus⁃ trysafetywork.Thetwoarrangmentsmeetcurrentregulationsandstandards，andaclearconclusionhasbeengiven. Keywords:ringmainunit；three⁃positiondisconnetingandearthingswitch；arrangment 0 引言 环网柜大多数都用在配电系统环网电缆线路中，传 统的SF 气体环网柜以其体积小、可靠性高等特点 6 得到普遍应用。SF气体环网柜的主开关是以SF气6 6 体作为绝缘和灭弧介质的负荷、接地功能的三工位 开关以及与熔断器组合成的组合电器。SF 气体环6 网柜典型的主开关布置方式见图1。这样的布置方 式由于SF 气体优异的绝缘和灭弧性能使得负荷开 6 关在关合短路故障电流和开断负荷电流、接地开关 关合短路故障电流时性能得以保证，从而使得SF6 环网柜长期稳定可靠的运行和使用。 近年来由于环保因素导致温室效应突出的SF6 气体的使用日益受限，SF 环网柜量大面广，废气难6 以回收和处理，开发环保的非SF 环网柜成为必6 图1 SF环网柜接线 然。在新的绝缘、灭弧性能与SF 相当的气体介质6 Fig.1 WiringdiagramofSF RMU6 大批量生产应用之前，采用真空灭弧和其他方式绝 ______________________________ 收稿日期：2018⁃03⁃10； 修回日期：2018⁃04⁃30 技术讨论 王承玉.环网柜中隔离接地三工位开关布置方式 ·243 · 缘相结合研制新一代环网柜成为必然。目前因采 用的绝缘介质的不同形成了2种技术路线：环保气 体(包括氮气、二氧化碳气体、干燥空气等)、固体绝 缘，形成了环保气体环网柜和固体绝缘环网柜，这 些统称为环保型环网柜。它们都采用真空开关(断 路器、负荷开关)作为主开关和隔离、接地三工位开 关(简称三工位开关)串联布置，用真空断路器取代 了负荷开关—熔断器组合电器作为保护开关。由 于真空开关与三工位开关的布置方式导致了目前 很多用户和厂家的疑惑和问题，文中就此进行讨论。 1 问题 当前环保型环网柜主要布置方式分为2种：三 工位开关在主开关的出线；三工位开关在 主开关的母线。这种布置方式的差异因 图3 隔离、接地开关在主开关母线侧 对电力安全工作规程和产品有关标准的理解不同 Fig.3 Disconnectorearthingswitchonthebussideof 引起了很多争论。 circuitbreaker 断器。若由于设备原因，接地开关与检修设备之间 连有断路器，在接地开关和断路器合上后，应有 保证断路器不会分闸的措施。2条安规的规定是相 同的。 对于图2的布置方式，三工位开关在主开关的 出线侧，接地开关与被接地出线电缆直接相接，满 足关于“接地线、接地刀闸与检修设备之间不得连 有断路器(开关)或熔断器”的要求。因此用户没有 质疑。 对于图3的布置方式，三工位开关在主开关的 母线侧，接地开关与被接地出线电缆之间串接真空 开关，而非直接相接，这就不满足“接地线、接地刀 闸与检修设备之间不得连有断路器(开关)或熔断 器”的要求，但满足文[1-2]中“若由于设备原因，接 图2 隔离、接地开关在主开关出线侧 地刀闸与检修设备之间连有断路器，在接地刀闸和 Fig.2 Disconnectorearthingswitchonthecable 断路器合上后，应有保证断路器不会分闸的措施。” terminatersideofcircuitbreaker 的要求。 对于环保型环网柜由于没SF 气体的绝缘和6 2 缘由分析 灭弧介质，图2的布置方式由接地开关直接关合电 下面依据电力安全工作规程和相关这类的产品标准 缆出线短路故障电流时必须克服预击穿时产生的 进行分析。 电弧烧蚀，因此关合速度要很快，难度很大。对于 2.1 电力安全工作规程(简称安规)相关条款分析 图3的布置方式，三工位开关与电缆出线条规定：接地线、接地刀闸与检 有很好短路故障电流能力的真空开关(断路器、负荷 修设备之间不得连有断路器或熔断器。若由于 开关)，因此先慢速合上三工位开关的接地刀闸，然 设备原因，接地开关与检修设备之间连有断路器， 后再关合真空开关，完成电缆进线短路故障电流的 在接地开关和断路器合上后，应有保证断路器不 关合，性能可靠。 会分闸的措施。文[2]中7.4.7条规定：接地线的布置都 刀闸与检修设备之间不得连有断路器(开关)或熔 满足规定的要求，都是可接受的。 ·244 · 2018年8月 第54卷 第8期 2.2 隔离、接地开关在主开关出线侧分析 定的压降法进行全方位检查接地连接，同时还应采用主回 如图2所示，这种布置方式由三工位开关接地 路电阻测量或温升试验检查对隔离开关性能的影 开关直接关合电缆出线的短路故障电流，这种工况 响，这个在文[4]的4.5.3条的说明6的a)中得以肯定。 对设备要求十分苛刻，尤其对环保型环网柜。 这点各试验站在型式试验中基本上依据2)中的 在试品进行该项目的型式试验时，在文[3]的 前一句话：空载操作后的目视检查对于检验接地开 6.101.9条规定了短路关合试验后接地开关的状态 关的电气连续性通常是足够的，通常不再进行后续 检查的要求，原文如下：“完成相关的规定的操作之后，接 试验验证，对于三工位开关的考核是不充分的。 地开关的机械部件、与电场控制有关的部件(例如 根据3)的要求，对于终身密封的接地开关，作为 GIS中接地开关的电场控制电极)和绝缘子应几乎和 状态检查的电压试验是强制性的。由于当前采用 试验前的状态相同。绝缘性能不应降低，短路关合 图2布置的环保型环网柜结构多为终身密封，因此 性能和短时电流耐受性能可能受损”。为了验证这 试验后的接地开关进行电压试验是必须的。 个要求，接地开关应满足下列检查条件。 由于空气的绝缘强度远低于SF 气体，在环保6 1)机械条件：每次操作后，仅允许触头轻微熔 型环网柜设计时，一般会用密封结构，充以环保气 焊。在5.5和5.6中规定的条件下，动力操动机构用 体或干燥空气以保证高压带电部件运行环境的良 额定值应能使接地开关分闸和合闸；人力操动机构 好，并结合严格的电场优化设计才能在体积与SF6 使用正常的操作手柄，用5.105中规定值120%应能 环网柜相当的情况下保证产品的可靠运行。接地 使接地开关分闸和合闸。 开关在进行短路故障电流的关合试验后，电弧的分 2)电气连续性：空载操作后的目视检查对于检 解物将对气箱中绝缘气体和绝缘件表面造成污染， 验接地开关的电气连续性通常是足够的，如果对电气 导致绝缘性能直线下降，因此此项试验对环保型环网柜 连续性表示怀疑，应按照文[4]的6.10.3做测量。 是困难的。 3)绝缘要求：目视检查对于检验上述要求通常 2.3 隔离、接地开关在主开关母线侧分析 是足够的。有怀疑时，一个按照6.2.12进行作为状 针对文2.2节论述的困难，为呼应安规条文的 态检查的电压试验。作为替代，对于标称电压72.5kV 要求：若由于设备原因，接地刀闸与检修设备之间 以上能够使用GB 1984—014的6.2.11。如果适用， 连有断路器，在接地刀闸和断路器合上后，应有保 应使用供绝缘用气体的最低功能压力。对于终身 证断路器不会分闸的措施。相关这类的产品标准见文[5] 密封的接地开关，作为状态检查的电压试验是强制 的5.11联锁装置中规定。 性的。 如果主回路通过与接地开关串联的主开关装 其中2)中文[4]的6.10.3条描述了接地金属部件 置(断路器、负荷开关或接触器)接地，则接地开关还 的接地连续性试验。条款原文：若能够证明设计 应与主开关装置联锁，且应采取一定的措施防止主开关装 是充分的，通常不有必要进行试验。但如果有怀疑， 置意外分闸，例如：通过断开脱扣回路或阻塞机械 外壳和/或金属隔板以及活门的金属部件应该在到 脱扣。并加注2：除接地开关外，也可以是隔离开关 提供的接地点以30A(直流)时做试验。电压降应 处于接地位置。 小于3V。 鉴于标准的描述，图3布置方式的的环网柜通 根据1)的要求，试验后的接地开关即使发生熔 过作为主开关真空开关和三工位开关组合方式实 焊其分闸操作的力不能大于标准规定的120%。这 现接地开关的接地关合功能，即采用真空开关关合 点各试验站在型式试验中经常忽视，认为试验后的 电缆出线的短路故障电流。具体操作顺序：三工位 接地开关只要能分闸就行，忽视了操作力的规定。 开关的接地开关慢速合闸到接地位置，再通过主开 根据2)的要求，试验后的接地开关即使发生轻 关关合实现电缆出线侧接地。在进行接地开关关 微烧蚀不能影响其接地的性能。由于正常接地开 合短路故障电流试验时，由于使用主开关(真空开 关的设计性能仅通过很小的感应电流，或通过短路 关)执行三工位隔离接地开关的短路故障电流关合， 故障电流不损坏。所以其电气连续性试验只能采 因此没有外泄的电弧分解物对密封腔室内高压部 用文[4]的6.10.3条规定的压降法进行。但在图2 的 件的污染，保证环网柜的绝缘性能。可有效地避免 布置中，隔离开关与接地开关共用导体，除了保证 文2.2节论述的困难。 接地开关的功能外，还需要保证隔离开关的功能， 这种如图3所示的接地方式在国内外C-GIS产 因此其电气连续性试验除了采用文[4]的6.10.3条规 品中已有大量国内外产品的应用，并有超过30年的 技术讨论 王承玉.环网柜中隔离接地三工位开关布置方式 ·245 · 安全运行业绩。 2011. [2] 国家电网公司. 国家电网公司电力安全工作规程(变电 3 结语 部分)[Z].北京：国家电网公司，2011. SGCC.WorkingregulationsofsafetyofSGCC(powerstation 综上所述，图2中的布置方式满足了安规的要 section)[Z].Beijing:SGCC，2011. 求，但产品在型式试验中要满足有关标准的要求难 [3] 高压隔离开关和接地开关：GB1985—2014[S].2014. 度巨大。图3中的布置方式满足现行安规和相关产 Highvoltagedisconnectorsandearthingswitches:GB1985— 品标准的要求，并很好地解决了在型式试验中的难 2014[S].2014. 点和运行中的矛盾。 [4] 高压开关设备和控制设备标准的共用技术方面的要求：GB/T 环保型环网柜采用真空灭弧，采用三工位隔离 11022—2011[S].2011. 接地开关并通过真空开关实现主回路接地关合，满

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