周芸1 薛开阳2
1、国网上海市电力公司，上海 200120 2、上海电力设计院有限公司 配网部，上海 200025
摘要：随着城市的负荷密度不断增加，各类负荷对用电需求量与用电可靠性的要求日益提高。环网柜作为常用的配电开关设备，在中低压配电网得到广泛应用。本文对环网柜的配置、应用和智能化发展进行了介绍，为相关设计工作中环网柜的配置选型提供参考。
关键词：环网柜；配置选型；智能化
0 引言
近年来，随着电网建设不断推进，环形配电网得到了广泛的应用。环形配电网通过将两个电源点之间的供电网络连接成环，使得网架中的每个负荷节点均能从两个方向获得电源，供电可靠性大为提升[1]。
以负荷开关、熔断器为主要元器件的配电开关设备即环网柜在配电网中得到了广泛应用。环网柜构造简单、体积小、价格低。随着性能不断优化提升，很多针对特定应用场景的环网柜也被研发和投用[2]。
1 环网柜的类型
环网柜主要有以下几种分类方式。
（1）按绝缘介质划分
根据绝缘介质的不同，可将环网柜分为空气绝缘环网柜、SF6绝缘环网柜、环保气体绝缘环网柜、固体绝缘环网柜。
目前使用较多的是空气绝缘环网柜和SF6绝缘环网柜。
环保气体绝缘环网柜采用环保气体作为绝缘介质。常用的环保气体有干燥空气、氮气、混合气体等。随着环保要求提高，环保气体绝缘环网柜作为一种绿色环保的解决方案正在被逐渐推广。
固体绝缘环网柜采用环氧树脂作为绝缘介质，也具有较好的环保性。但由于其经济性较差、生产工艺尚不成熟等原因，固体绝缘环网柜尚未被大量使用[3]。
（2）按开关配置划分
环网柜开关配置类型主要包括负荷开关柜、负荷开关+熔断器柜、负荷开关+断路器柜。
负荷开关具有合闸、分闸、接地三个工作位，可以看作隔离开关和接地开关的整合。它具有接通和断开负荷电流的功能，不具备断开短路电流的能力。
负荷开关+熔断器组合电器的环网柜能够实现短路保护。负荷开关用于投切工作负荷，熔断器用于实现对变压器回路的短路保护和过载保护，同时具备了配电系统中正常操作和故障保护的能力。
由于熔断器在保护生效后需要更换熔丝，因此部分环网柜采用断路器代替熔断器承担保护的功能。。
（3）按气箱结构划分
根据独立气箱和共用气箱结构不同，环网柜又分为单元式和共箱式。户内安装的环网柜为了便于运维检修，通常采用单元式环网柜。户外环网箱或预装式变电站单元式与共箱式均有采用[4]。
2 环网柜与环网单元
环网柜主要由四个部分组成：开关室、熔断器室、操动机构室和电缆室。开关室内封装有负荷开关、母线等部件，开关室的正面设置有观察窗，用于查看开关的接地状态；高压限流熔断器与负荷开关联动构成变压器保护回路，熔断器熔断触发负荷开关分闸；负荷开关设置有手动操动机构和弹簧储能电动操动机构，分别用于实现就地和远方的分合闸操作。
环网柜在应用中通常以组合的形式出现，每个环网柜组合称为环网单元（Ring Main Unit，RMU）。最基本的环网单元由环进柜、环出柜、馈线柜组成，接线形式如图1所示。
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FEEDER1和FEEDER2为环进（出）柜，分别引至环网串中相邻环网单元的环进（出）柜。TEE OFF为馈线柜，可直接引至负荷或经变压器降压后进行配电。图1中馈线柜采用负荷开关+断路器的组合形式。
3 环网柜的智能化配置
近年来智能电网快速发展，对配电设备的智能化水平提出了越来越高的要求。各种功能的传感器等智能化装置被应用到环网柜中，以使环网柜具备物联网感知功能[5]。这些装置通过传感元件等方式检测环网柜的电气量、状态量等数据，采集到的各类信息经智能采集终端进行汇聚，再根据不同需要将信息直接或预处理后上传。目前环网柜中已应用的物联网感知技术如图2所示。
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各智能配置的功能分别如下：
（1）电子眉头：可视化电子眉头，用于就地显示故障信息。
（2）物联终端：汇集终端将开关设备的运行状态、温度、局放、电能质量等汇集后统一通过交换机上传至内网主站或外网APP后台。
（3）局部放电监测：通过局放监测设备监测一次开关设备及其内部的局部放电。
（4）机械特性监测：对一次开关的分合闸位置指示、分合闸线圈电流波形、储能电机电流波形、分合闸时间、动作次数等实时监测。
（5）气体压力监测：监测开关设备气压泄漏情况，同时提供低气压报警信号及闭锁。
（6）电缆头测温技术：电缆头搭接处及母线搭接处安装无源测温传感。
（7）融EVT技术：进线柜配置EVT，用于进线柜备自投自恢复功能。
（8）高可靠性电源管理系统：后备电源状态监测及管理，为蓄电池全生命周期提供数据支撑。
4 总结
环网柜不仅在箱变、公共配电站、终端电力用户、可再生能源等场景中得到了广泛应用，而且随着新能源、微电网、数据中心等的发展将发挥更重要的作用；同时5G、传感器、人工智能等技术的进步，将给环网柜发展带来新的机遇。
参考文献
[1] 李建基. 环网柜与负荷开关的发展[J]. 江苏电器,2008,(11):1-5.
[2] 杨明辉. 环网柜状态监测与故障告警系统的设计与实现[D]. 电子科技大学,2012.
[3] 张尔剑. 浅谈固体绝缘环网柜的发展状况及关键技术[J]. 信息系统工程,2015(06):65-66+68.
[4] 周君,骆祥华,许金亮,党景涛. 12kV共箱式气体绝缘环网柜气箱的优化设计[J]. 电气技术与经济,2018(01):15-18.
[5] 李珊,周凤珍,宋宁希. 物联网技术在配网设备监测中的应用[J]. 智能电网,2015,3(01):60-66.