1 配电网建设面临的新形势

　　(1)国网公司意识到发达地区差异化的需求，提出坚固耐用、免维护的选型原则，其即将发布的《2016版配电网工程典型设计》与以往的版本相比，特意增加了使用小型化开关柜的开关站方案(KB-1-C);

　　(2)由于户均容量提升至8kW，相应配变容量增加，配电站数量增加，占地矛盾进一步突出;

　　(3)国网公司《关于简化业扩手续提高办电效率深化为民服务的工作意见》大大加快了用户工程(非居民业扩工程、新建住宅工程)从申请用电至供电的时限，明确：高压用户受理申请后15个工作日内答复供电方案(双电源30个工作日)，对电网公司压力很大，要求在保证设备运维安全的情况下，尽可能缩小开关站、配电室占地面积;

　　(4)配电站占地矛盾越来越大，影响供电方案确定时间;同时，配电网资产规模越来越大，更新改造投入将来会爆发，极大降低电网公司的盈利水平。

　　(5)随着电力体制改革步伐的加快，售电侧面临市场化竞争局面，用户需求随之提高。

　　2 配电开关柜

　　2.1 配电开关柜的新需求

　　(1)坚固耐用;

　　(2)免维护;

　　(3)适应潮湿、灰尘等运行环境;

　　(4)结构紧凑占地小;

　　(5)环境友好。

　　2.2 配电开关柜的产品演变

　　(1)KYN28常规的空气绝缘中压(12-40.5KV)开关柜，往往容易受到湿度、灰尘等外界环境的影响，占地面积大，柜宽800，所以需要改成紧凑型属铠装空气绝缘开关柜。

　　(2)箱型气体绝缘开关柜(C-GIS)的优点是免维护、占地小，10kV等级可节省30%～40%，40.5KV级可节省50%～60%;缺点是制造工艺要求高，且由于SF6气体属于温室气体而被指定为限制排放气体，影响该产品进一步使用，所以需要改成箱型环保气体绝缘开关柜。

　　(3)“洗白”的两条路线

　　①采用固体绝缘(采用环氧树脂、硅橡胶等固体材料)，即固体绝缘金属封闭开关设备。

　　优点：结构紧凑、不需要气压监测，在环网柜及额定电流等级较低的场合有广泛的使用;

　　缺点：局放指标不稳定、环氧材料的大量使用等也带来了环境问题。

　　②采用环保气体绝缘(干燥空气、N2、或SF6的混合气体)，即箱型环保气体绝缘开关设备。

　　特点：结构紧凑、适合恶劣运行环境，充气箱制造技术、运行经验均较成熟。

　　3 箱型环保气体绝缘开关柜

　　3.1 环保气体开关柜典型设计方案

　　采用单气室、单母线及分段的方案，单气室内同时装有主母线、三工位隔离开关、真空断路器。进线柜的一次系统图如图1所示。

　　图1 一次系统

　　图2为环保气体开关柜总体结构。

　　图2 总体结构

　　表1

　　图3中为防误操作和连锁结构。

　　(1)断路器合闸后，三工位开关不能够操作(包括电动和手动);三工位开关才能够操作(包括电动和手动);

　　(2)插入操作手柄后三工位机构不能够电动操作(使用离合器断开)，断路器不能够合闸操作(包括电动和手动);

　　(3)三工位隔离开关没到位，断路器不能够合闸操作(包括电动和手动);

　　(4)三工位隔离开关在隔离合、隔离分位置时断路器均可以分合闸操作;在接地位置时断路器可以合闸操作，但只有在合上电缆室门后断路器才能够进行分闸操作;

　　(5)三工位隔离开关如不在上述三个位置时，断路器不能够进行合闸操作(包括电动和手动);

　　(6)手动操作三工位隔离开关，到工位时不能够继续转动(或要手动解锁后才能够进行下一步操作);电动操作则不须要手动解锁;

　　(7)三工位开关在接地位置同时断路器在合闸位置才可以打开电缆室门;只有合上电缆室门后才能进行分断路器操作和分接地开关操作。

　　图3 防误操作和连锁

　　3.2 主要技术参数

　　表2 主要技术参数

　　3.3 常见气体绝缘开关柜比较

　　表3 常见气体绝缘开关柜的参数比较

　　图4 ABB的ZX0-12/1250A，SF6绝缘

　　图5 上海天灵的N2X-12/1250A，氮气绝缘

　　图6 西门子的NXPLUS C-12/1250A，SF6绝缘

　　3.4 气体绝缘开关柜的应用成效

　　全部换成小型化10kV开关站以后，单层布置方案占地面积减少45%，双层布置方案占地面积减少63%，其应用成效对比如表4所示。

　　表4

　　个人简介

　　廖天明，高级工程师，国网上海市电力公司运检部主管。曾负责上海市政府和国家电网公司配电网领域科研和建设项目，多次获得省、市级科技进步一、二等奖项。