随着经济快速发展和城网改造的深化，对供电可靠性的要求越来越高。20世纪90年代以来，我国城市10kV供、配电网络主要以辐射型为主，辐射式与树干式相结合为辅的供电方式。由于多个用户T接于一条电源线，一旦电源干线发生故障或检修，必然造成干线线路后边的所有用户停电，供电可靠性差。为提高供电可靠性，近年来发展方向是双电源环网供电（一进一环一出），减少T接主线，加强对T接线路故障的监控。目前lOkV配电网架采用N-l的形式，即任何一段lOkV线路均考虑可通过分段开关的操作实现对非故障线路的送电。每个环上有若干个由环网柜开关构成的供电分支节点，正常时开环运行，故障时通过环网柜开关隔离故障点，经短时停电后恢复非故障线路的送电。为适应配电网自动化要求，在环网供电的“一出”单元配备具有故障监控功能的FTU，检测并隔离出线单元的故障不波及整条线路。
近年来对SF6在环保方面问题的不断深入讨论，在SF6气体的替代产品未面世之前，中压环网柜中全绝缘、全密封、免维护、体积小的智能型真空环网柜在城市配电网中是一种清洁环保型的开关设备。
2、真空环网柜优点及结构特点
2.1 真空环网柜优点
随着配电网的不断进步，对环网柜的要求也越来越高，国内众多厂家都在研究开发更高级的环网柜，也陆续推出各种真空环网柜。中国厂家自行开发真空环网柜的依据是国内已有多年生产和使用真空断路器及真空开关柜的经验，真空技术相对比较成熟，是开发真空环网柜的有力支撑。
真空环网柜中的开关是在真空中熄弧，开断电路时真空电弧在电流过零时，金属蒸汽迅速扩散而熄弧，绝缘强度恢复比空气或SF6气体中熄弧都快，开断性能好，可靠性高。特别在开断空载变压器、空载电缆以及空载架空线方面都要比空气开关和SF6开关优越。开断中电弧不外露，不会污染和损坏柜内的电器元件，开距小、弧压低、电弧能量小、触头烧损少，所以它能开断额定电流的次数远远高于其他类型的开关，寿命长，不需检修。操动机构所需的操作功小，开关结构简单，便于小型化。由于灭弧室采用真空结构，实现了无油化，因此开关在操作过程中不会发生爆炸和火灾，可在矿山、化工厂等环境恶劣处使用。
国内多个厂家开发的不同形式的真空环网柜在型式试验中均表现出较高的性能：转移电流一般都大于2kA，一般都能达到20kA，4s的短时耐受电流及50kA的短路关合能力。
2.2 真空环网柜结构特点
真空环网柜一般是将一组高压真空开关设备安装于铠装结构柜体或封闭箱体内或者做成拼装间隔式环网供电单元的电气设备，其核心部分采用负荷开关和熔断器（或断路器），具有结构简单、体积小、供电安全等优点。
真空环网柜的类型：真空环网柜按结构可分为共箱型和单元型两大类；真空环网柜按用途分有负荷开关型、负荷开关十熔断器组合电器型、真空断路器型和用户分界负荷开关型。真空环网柜的基本方案如图1所示。
共箱型真空环网柜，一般为一进一环一出，适用于负荷较小的场合；但随着负荷的增大，可扩展的单元组合型便应运而生。为了满足配电自动化的要求，“一出”单元配备具有故障监控功能的FTU，检测并隔离出线单元的故障不波及整条线路。
共箱型真空环网柜一般由气箱、操动机构室和电缆连接室组成（见图2）。
如图2所示东芝技术的VSR3系列共箱式真空环网柜内所有带电部件、开关及操动机构（单弹簧电磁机构）封闭在不锈钢的气室内，采用真空灭弧，SF6气体绝缘。每个功能单元内装有真空灭弧室和与其串联联动的隔离刀闸，隔离刀闸先于灭弧室合闸，后于灭弧室分闸；每个单元出线侧根据用户的要求可以安装独立的接地开关方便用户检修接地操作。在密封箱体内充有辅助绝缘的SFs气体，VSR3系列共箱式真空环网开关柜内SF6气体的额定气压为“零”表压。
负荷开关与接地开关和前盖板之间装有机械联锁和开关位置指示，并满足“五防”要求。负荷开关和接地开关均装有快合、快分的凸轮装置，保证了开、关速度独立于操作者的操作速度。在操动机构室正面面板上可对负荷开关和接地开关操作孔加装挂锁，防止非操作人员操作丌关。
电缆连接室位于环网柜的正前下方，有足够的空间连接电缆。电缆与环网柜的绝缘套管的连接采用带电可触摸( ASTS)和带电不可触摸(AWK)硅橡胶或三元乙丙胶电缆附件。
真空环网柜内置测量、保护电流互感器和零序电流互感器，具有高可靠的配电自动化接口。真空环网柜配有航空插座接口，通过航空插座，提供给各开关控制电源及为FTU提供开关的分合状态信号。
真空环网柜还可采用模块化设计，各单元模块间可通过全绝缘屏蔽的插拔式硅橡胶连接器，能方便地实现组合连接及扩展，扩展母线确保了导电的可靠性及开关的全绝缘结构。真空环网柜配置独立的接地开关，方便用户检修接地操作。真空环网柜采用了预制式硅橡胶绝缘的电缆终端实现电缆的插接，不仪减小了环网开关的体积，而且提高了安装的方便快捷性和运行维护的安全性。基于以上特点，真空环网柜能适用于多种工况的运行环境，将成为配电网设备中的主流产品。
3、真空环网柜的智能化及应用
随着北京2008年奥运会的临近，北京电网规划对配电网提出了“为提高配电网的可靠性，及时全面掌握配电网的各项运行数据和故障信息，迅速确定或隔离线路故障区段，在新建或改造配电网时，在有条件的地区可同步实施配网自动化工程”的要求。而决定配网自动化的三个主要因素分别是配电网的网架结构、电气一次设备及二次设备性能。中压真空环网柜作为配电网中的电气主要设备，除在其一次性能如负荷开关额定电流开断次数、短路关合能力及绝缘水平等方面提出要求外，在智能化方面对其具有电动操动机构，具备监视信号系统、故障判别并隔离等方面也提出了较高要求。
在配电网络结构逐步完善、电网结构由双射网向双环网供电及单环网供电方式过渡的过程中，中压真空环网柜将发挥不可替代的作用。中压真空环网柜电气一次性能参数高，如何提升中压真空环网柜的“智能化”，如何适应配电自动化系统的要求，将成为中压环网柜发展所面临的新问题。
配电网中的故障判别、定位、隔离及非故障区域恢复供电技术是配电自动化的核心技术，也是智能化环网开关的基本定义。智能化中压环网柜配置应配置具有遥信、遥测、遥控和故障电流检测等功能的远方终端。
终端设备需配置以太网接口或RS-485lRS-232接口或内置GSM／GPRS、CDMA通信接口单元。测控终端通过卡套于电缆上的开启式电流互感器或内置的电流互感器采集模拟信号，并通过A/D转换将信号变换为可供CPU处理的数字信号，CPU将这些数字量（采用值）进行分析、计算，确定所需电气参数，并根据参数计算结果以及特性方程与定值，进行比较判断。当电流超过整定值时启动报警，且当同一网络拓扑中的电源侧保护动作时，通过网络拓扑中相应故障信息，判定故障区域。智能装置将模拟量采集、故障判别及通信功能进行有机结合，可简化配置，统一功能。
智能型真空环网柜其可户内、户外安装，共箱体时密封防护等级高达IP67，使用安全可靠，因此在日益拥挤的城市地缆化改造中，智能型真空环网柜为供电可靠性提供了重要保证。
4、结论
随着自动化技术的不断进步，真空环网柜在制作上较以前有了更多改进，质量进一步提高，价格也日趋合理。因此，真空环网柜比空气绝缘的真空断路器和其他设备有更高的性能价格比，更适用于城市电网供电。真空环网柜的寿命期一般在25—30年，且能方便地加装配网自动化设备，所以真空环网柜应是城网改造的首选设备。
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