环网柜在核电站厂用配电系统中的应用研究

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摘要：环网柜具有性能优越，接线简单，操作容易，造价低等优点，广泛运用于城市配电中。核电的快速发展和环网柜的优越性能为环网柜在核电站厂用10KV配电系统中应用提供条件。本文根据环网柜在海南昌江核电站施工仓库的应用阐述了环网柜在核电站厂用配电系统的应用具备的优势。

关键词：核电站；环网柜；配电系统

随着经济迅猛发展，我国通常采用的放射式或者树干式配电系统已经难以与之适应，而以环网结构为主的配电网络，能有效提高供电的可靠性，保证供电的连续性，将配电设备故障、维护停电的影响降至最低，并且配电系统改造和发展灵活，管理方便，而作为环网运行方式中的重要设备――环网柜具有性能优越，接线简单，操作容易，造价低等优点,在城市10KV电网新建和改造中的应用越来越广。同时随着核电站大规模建设，环网柜在核电站厂用10KV配电系统中应用也越来越受到设计人员的关注。

1 环网柜的基本接线单元

世界各大电气设备生产商都有自己的环网柜产品，如ABB公司12KV/24KVsafe系列环网柜，施耐德电气生产的RM6和SM6 SF6环网柜等等［1］。虽然型号不一样，但是环网柜基本接线单元却是一样。一般说来，环网柜供电单元由间隔组成，至少有3个环网柜，包括2个环缆进出柜和一个变压器回路柜［2］。中压馈线的进线装有负荷隔离开关，通过一个串接限流熔断器的负荷开关把变压器接到环网系统上，既保护到变压器的故障，又能隔离故障变压器，使环网不致断开。电源进出线柜设串联间隙氧化锌避雷器，以吸收操作电压和防止雷电波的侵入。接地线上不应安装有开断可能的设备。

2 环网配电系统的形式

环网配电系统一般分为开环和闭环两种形式、由于闭环方式继电保护整定困难，实际很少采用。为了限制系统容量，简化继电保护，环网配电系统应采用开环方式。开环方式的环网配电系统由单线单环、单线双环、双线双环之分［3］。在正常情况下，配电站A、B、D、E的K1、K2开关合闸；配电站C的K1开关分闸，K2开关合闸；配电站A、B的负荷由电源I供电；配电站C、D、E的负荷由电源II供电;系统在C配电站K1开关处开环运行。各站出线端或变压器馈线端得分合操作由K1或K2（就地/遥控）操作完成，变压器故障由高压限流熔断器来保护，QF1、QF2进线开关继电保护与限流熔断器做时限配合，各分站内的故障不会影响主环路的正常供电。假如主环线在X处发生故障，则QF2断路器立即跳闸，

D站K1开关及E站K2开关分闸隔离故障区，然后C站合上K1开关，QF2重新合闸，全线恢复供电：配电站A、B、C、D的负荷由电源I供电，配电站E的负荷由电源II供电。在极限的情况下，每条进线电源都可带整条环路运行［5］。若配置具有“四遥”功能的环网柜（即：遥控、遥测、遥信、遥调），则环网柜可迅速自动检测线路故障，自动隔离故障段，自动恢复非故障区供电。

3 环网柜在核电站中的应用

由于核电站涉及到核安全，核电站内的核心厂房用电负荷等级很高，所以目前我国核电站大部分厂房的配电系统是放射式，主要电气设备也是断路器，然而核电站内的非核心厂房（如：仓库、淡水厂、厂前区等）类似于民用建筑，这些厂房的配电方案可以参照民用建筑，配电设备完全可以应用环网柜。而且，环网柜不仅适合环式配电系统的接线，同时也适用于当前大多数10KV配电系统放射或者树干式的配电接线，这些都为环网柜在核电站厂用配电系统中的应用提供了可靠地保证。随着核电的兴起，我国开始大力发展核电，这为环网柜在核电站厂用配电系统中应用提供了广阔的空间。

目前，负荷开关+熔断器组合电器的环网柜已经运用于核电站部分BOP子项的终端配电系统中。例如，福清核电厂一期工程的淡水厂、海南昌江核电站的施工仓库等子项的10KV配电系统中都是以环网柜为主要的配电设备。根据海南昌江核电站施工仓库的电气施工图，笔者认为环网柜在核电站厂用配电系统中应用具有以下优点：

（1） 环网柜安全可靠，既能很好的保护变压器，又能够有效地防止误操作，有效保护人身及设备安全。在这类环网柜中，熔断器是开断电流很高的限流熔断器，整个开断过程是按反时限的时间电流特性，在10ms之内迅速切断故障，不会出现缺相供电的现象。由于动作时间很短，转移电流（熔断体的熔体熔断使弹簧储能撞击器将负荷开关分闸的整个过程线路承受的故障电流）远小于故障电流的峰值，有效地保护了线路和设备。负荷开关与接地开关具有严格的机械连锁和电气连锁，在结构上首先保证两者不可能出现误动，从而有效地防止误操作的发生。

（2） 采用负荷开关+熔断器组合电器，相对于相同分断容量的断路器，可以大幅度降低设备费用。首先负荷开关+熔断器组合电器，分断效果不比相同分段容量的断路器差，但是断路器本身的造价就要比负荷开关高，而且如果采用断路器做保护，将大幅度提高与之匹配的电缆、电流互感器、变压器套管等配套元件的热稳定性，进一步加大了电气设备的造价。其次，环式配电系统中的用电单位配电系统接线（环网单元）的电源进出线不设保护装置，放射式或树干式配电系统的用电单位终端配电所，进出柜应设保护装置。因此在保证核安全的前提下，采购负荷开关+熔断器组合的环网柜，将有利于降低设备采购成本。

（3） 环网柜体积小，维护简单，使用灵活，易于扩展，非常适合结构复杂，管网密布的核电站厂房。

综上所述，在核电站的部分厂用配电系统中运用负荷开关+熔断器组合电器的环网柜不仅安全可靠，而且简单灵活，能大幅减轻人力物力支出。在目前的核电站建设工程总承包制度下，随着人们对核电设计认识的不断深入，环网柜必将以其优异的性能更广泛的应用于核电站厂用配电系统中。