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摘要：城乡用电负荷不断增加，SF6负荷开关在城乡电网中的应用也不断提升。文章简单介绍了SF6负荷开关的工作模式及分类，从技术上分析了对该开关的选用标准，结合工作经验，分析了该开关在使用过程中出现的常见问题，从而对选用标准进行了补充。
关键词：SF6负荷开关柜；中压电网；绝缘介质；电气设备；电缆附件；高压熔断器；互感器；带电显示器
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0119-03
1 概述
SF6（六氟化硫）出现于20世纪初，它是硫在氟的气体中燃烧时所形成的气体。SF6气体以其优良的绝缘性能和灭弧性能以及不能燃烧的特性，逐步作为新型绝缘介质用于电气设备。SF6负荷开关柜是采用SF6气体做绝缘及灭弧的小型金属铠装结构开关柜，具有结构简单、联锁可靠、体积小、维修少、安全易安装等优点，被大量使用在城市中压电网和不同的用户场合。
SF6负荷开关可分为SF6负荷开关柜、负荷开关熔断器组合电器、SF6柱上负荷开关等几类，本文主要介绍的是SF6负荷开关柜和负荷开关熔断器组合电器，俗称SF6环网柜。
2 SF6负荷开关柜的选用
2.1 SF6负荷开关柜型
2.1.1 根据地方环网及供电方式选用SF6负荷开关柜型：我局地处浙北杭嘉湖平原，用电密度高，我局城市主干线大多采用双∏环网供电模式，整组环网通过7～9个开关站将两个变电所形成手拉手，整组环网在中间位置设置一个联络站，因此每个开关站有两段母线（一般不设联络）。根据地域供电密度及需求，在同一个开关站内的Ⅰ、Ⅱ段母线之间可建立馈线环网或二级站环网。馈线环网一般由若干个环网箱变或电缆T接箱环网组成，一般总装机容量控制在2000kVA及以下，因此开关站的馈线环网出线柜采用负荷开关熔断器组合电器柜（单个变压器容量控制在1250kVA及以下）；二级站环网由于容量总装机超过了2000kVA或单个变压器容量1250kVA以上，因此开关站的二级站环网出线柜采用SF6负荷开关柜或SF6断路器柜。
我局目前使用模式：主干线的进出线柜采用不带任何保护的SF6负荷开关柜；馈线环网出线柜及用户馈线柜采用负荷开关熔断器组合电器柜；二级站环网出线柜及大用户馈线柜（单个变压器容量1250kVA以上）一般采用SF6断路器柜。
2.1.2 根据工矿及地理环境选用SF6负荷开关柜型：在选择柜型时一定要充分考虑当地的环境温湿度和城市排水系统运行情况，一般户外及地势比较低洼的地方采用SF6全绝缘的柜型；户内地势比较高的地方一般采用单面柜体的SF6空气绝缘的柜型。我局曾有两个站的SF6空气绝缘的柜运行不到4年就进行了全站改造，其中一个站安装在户外；另一个站安装在地势比较低洼的户内，电缆层内常年都很潮湿。
2.2 SF6负荷开关柜及熔断器组合电器主要技术参数
2.2.1 额定电压：12～24kV，一般进口外商独资及合资产品均参照欧标可用于20kV电压的运行，但是通过我局10kV升20kV电压等级可行性研究报告（开关柜、电缆部分）发现，我局目前共有16个厂家的柜型在运行使用，只有个别厂家的环网柜通过简单的改造可用于20kV电压运行，这些柜型只占了不到总量的26%，其余74%左右的柜型升压改造费用与新购费用相差无几，主要改造问题大多在电缆套管和熔断器套管上。因此额定电压的选择一定要与城市电网规划相结合，零部件的选用也要一并考虑。
2.2.2 额定电流及短路容量的选用：这类数据的选择较为简单。我局目前选用的情况：SF6负荷开关柜额定电流为630A；SF6负荷开关熔断器组合电器200A（受选用熔断器的限制）。近年内由于供电可靠性的不断提升，系统运行模式的灵活性不断增加，系统短路容量也有所提升，新购置的SF6环网柜一般要求达到20kA。
2.2.3 SF6负荷开关熔断器组合电器转移电流：负荷开关熔断器组合电器的额定转移电流一般由开关厂商提供，首次使用时应核对该柜型的型式试验报告，目前厂商提供的额定转移电流一般在1300～2800A左右。按照转移电流的验算结果及近年来全国的使用经验，负荷开关熔断器组合电器单台配变保护容量不超过1250kVA。组合电器的转移电流取决于熔断器触发的负荷开关分闸时间和熔断器的时间——电流特性，因此熔断器型号及容量的选择也相当重要，我局采用较为简便的方法选择熔断器型号及容量，一般情况下按照厂商型式试验报告中熔断器型号选用，熔断器容量按照配变容量选用（按照熔断器温度额定值降低曲线，降低因数取73%）。
2.3 SF6负荷开关柜及组合电器相关附件
SF6负荷开关柜及组合电器主要附件有电缆附件、高压熔断器、互感器、带电显示器、SF6气压表、二次回路元件及计量表计等，合理选择附件是确保开关柜长期可靠运行的重要环节之一。
电缆附件：电缆附件选择除技术参数合格外还要考虑尺寸大小和密封度要求，一般尺寸较小的负荷开关柜宜采用尺寸更为紧凑的欧式电缆头，在湿度很大密封度要求高的地区宜选用T型电缆头，目前组合电器开关柜一般均采用200A肘型电缆头，选用T型电缆头必须在开关选购时要求厂家调换电缆出线套管型号。
高压熔断器：组合电器的转移电流取决于熔断器触发的负荷开关分闸时间和熔断器的时间——电流特性，因此熔断器型号及容量的选择也相当重要，一般情况下按照厂商型式试验报告中熔断器型号选用。
互感器：SF6负荷开关柜体积紧凑，为便于安装电流互感器宜选用开启卡口式，电流比宜选用/5A的；在选用电压互感器时除计量功能外还应考虑二次回路充电电源用途，故可采用容量稍大的电压互感器。
其他如带电显示器、SF6气压表、二次回路原件及计量表计等关键附件在选用上也有一定的
标准。
3 SF6负荷开关柜及组合电器生产运行常见问题
2000年城网改造中我局首次使用SF6负荷开关柜，截至2011年底SF6负荷开关柜及组合电器在10kV中压配网的比例已经达到了88.9%，通过10余年的生产运行，我们发现和总结了几点常见缺陷并加以防范。现进行简单探讨：
SF6负荷开关柜气箱漏气问题，电缆接头套管连接处80%左右、SF6气压表或连接处12%、其他情况8%。电缆接头套管连接处漏气主要原因是外力引起，常见有电缆安装受力引起套管位移或开裂、电缆安装接触不良引起套管发热导致密封破坏漏气甚至引起开关爆炸；SF6气压表或连接处漏气，我局发现此种情况一般发生在带远程接点的气压表中；其他情况一般发生在防爆阀或气箱本身，我局至今各发现一例。
带电显示器故障也是负荷开关柜运行中的常见问题，带电显示器自身质量寿命问题以及感应套管凝露导致感应电压接地，带电显示器无法显示，都给运行工作带来很大麻烦，因此在设计和选用时必须充分考虑。
SF6负荷开关柜运行后定期维护较少，运行环境差异非常较大。环境湿度大、运行操作次数少的负荷开关柜其二次回路辅助触头会出现氧化导致接触不良现象，在远程监控及配网自动化实施中带来很多弊端。
4 结语
通过近10年来的城网改造建设，嘉兴市区老式开关柜已基本改造完毕，大大提高了设备的安全可靠性，10kV电缆网架有所巩固，环供能力明显加强，线路供电半径得以缩短，可靠性和线损率等指标有了很大的提升。但在SF6负荷开关柜的选用及运行维护方面的精益化管理有待提高，在安全可靠、合理配置及经济效益方面我们还将做进一步的深入学习和研究。
参考文献
[1] 西安高压电器研究所．高压开关设备常用IEC标准译文集（第六册）[M]．2003．
[2] 范天明，张祖平．中国配电网发展战略相关问题研究
[M]．北京：中国电力出版社，2008．
[3] 霍向荣．中压环网柜的特点及使用[J]．农村电气化，2008，（4）．
[4] 钨钢，任红春．中压负荷开关及其应用[J]．
[5] 工配电系统设计（GB 50052-1995）[S]．
[6] 导体和电器选择设计技术规定（DL/T 5222-2005）[S]．
[7] 刘世杰，金立军．环网供电及负荷开关应用浅析[J]．电气应用，2005，24（7）．
[8] 何宁，项维．C-GIS产品及SF6环网柜/环网供电单元在重庆地区的选择与应用[J]．电力电气专刊，2007，（1）．
（责任编辑：周 琼）
关键词：SF6负荷开关柜；中压电网；绝缘介质；电气设备；电缆附件；高压熔断器；互感器；带电显示器
中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0119-03
1 概述
SF6（六氟化硫）出现于20世纪初，它是硫在氟的气体中燃烧时所形成的气体。SF6气体以其优良的绝缘性能和灭弧性能以及不能燃烧的特性，逐步作为新型绝缘介质用于电气设备。SF6负荷开关柜是采用SF6气体做绝缘及灭弧的小型金属铠装结构开关柜，具有结构简单、联锁可靠、体积小、维修少、安全易安装等优点，被大量使用在城市中压电网和不同的用户场合。
SF6负荷开关可分为SF6负荷开关柜、负荷开关熔断器组合电器、SF6柱上负荷开关等几类，本文主要介绍的是SF6负荷开关柜和负荷开关熔断器组合电器，俗称SF6环网柜。
2 SF6负荷开关柜的选用
2.1 SF6负荷开关柜型
2.1.1 根据地方环网及供电方式选用SF6负荷开关柜型：我局地处浙北杭嘉湖平原，用电密度高，我局城市主干线大多采用双∏环网供电模式，整组环网通过7～9个开关站将两个变电所形成手拉手，整组环网在中间位置设置一个联络站，因此每个开关站有两段母线（一般不设联络）。根据地域供电密度及需求，在同一个开关站内的Ⅰ、Ⅱ段母线之间可建立馈线环网或二级站环网。馈线环网一般由若干个环网箱变或电缆T接箱环网组成，一般总装机容量控制在2000kVA及以下，因此开关站的馈线环网出线柜采用负荷开关熔断器组合电器柜（单个变压器容量控制在1250kVA及以下）；二级站环网由于容量总装机超过了2000kVA或单个变压器容量1250kVA以上，因此开关站的二级站环网出线柜采用SF6负荷开关柜或SF6断路器柜。
我局目前使用模式：主干线的进出线柜采用不带任何保护的SF6负荷开关柜；馈线环网出线柜及用户馈线柜采用负荷开关熔断器组合电器柜；二级站环网出线柜及大用户馈线柜（单个变压器容量1250kVA以上）一般采用SF6断路器柜。
2.1.2 根据工矿及地理环境选用SF6负荷开关柜型：在选择柜型时一定要充分考虑当地的环境温湿度和城市排水系统运行情况，一般户外及地势比较低洼的地方采用SF6全绝缘的柜型；户内地势比较高的地方一般采用单面柜体的SF6空气绝缘的柜型。我局曾有两个站的SF6空气绝缘的柜运行不到4年就进行了全站改造，其中一个站安装在户外；另一个站安装在地势比较低洼的户内，电缆层内常年都很潮湿。
2.2 SF6负荷开关柜及熔断器组合电器主要技术参数
2.2.1 额定电压：12～24kV，一般进口外商独资及合资产品均参照欧标可用于20kV电压的运行，但是通过我局10kV升20kV电压等级可行性研究报告（开关柜、电缆部分）发现，我局目前共有16个厂家的柜型在运行使用，只有个别厂家的环网柜通过简单的改造可用于20kV电压运行，这些柜型只占了不到总量的26%，其余74%左右的柜型升压改造费用与新购费用相差无几，主要改造问题大多在电缆套管和熔断器套管上。因此额定电压的选择一定要与城市电网规划相结合，零部件的选用也要一并考虑。
2.2.2 额定电流及短路容量的选用：这类数据的选择较为简单。我局目前选用的情况：SF6负荷开关柜额定电流为630A；SF6负荷开关熔断器组合电器200A（受选用熔断器的限制）。近年内由于供电可靠性的不断提升，系统运行模式的灵活性不断增加，系统短路容量也有所提升，新购置的SF6环网柜一般要求达到20kA。
2.2.3 SF6负荷开关熔断器组合电器转移电流：负荷开关熔断器组合电器的额定转移电流一般由开关厂商提供，首次使用时应核对该柜型的型式试验报告，目前厂商提供的额定转移电流一般在1300～2800A左右。按照转移电流的验算结果及近年来全国的使用经验，负荷开关熔断器组合电器单台配变保护容量不超过1250kVA。组合电器的转移电流取决于熔断器触发的负荷开关分闸时间和熔断器的时间——电流特性，因此熔断器型号及容量的选择也相当重要，我局采用较为简便的方法选择熔断器型号及容量，一般情况下按照厂商型式试验报告中熔断器型号选用，熔断器容量按照配变容量选用（按照熔断器温度额定值降低曲线，降低因数取73%）。
2.3 SF6负荷开关柜及组合电器相关附件
SF6负荷开关柜及组合电器主要附件有电缆附件、高压熔断器、互感器、带电显示器、SF6气压表、二次回路元件及计量表计等，合理选择附件是确保开关柜长期可靠运行的重要环节之一。
电缆附件：电缆附件选择除技术参数合格外还要考虑尺寸大小和密封度要求，一般尺寸较小的负荷开关柜宜采用尺寸更为紧凑的欧式电缆头，在湿度很大密封度要求高的地区宜选用T型电缆头，目前组合电器开关柜一般均采用200A肘型电缆头，选用T型电缆头必须在开关选购时要求厂家调换电缆出线套管型号。
高压熔断器：组合电器的转移电流取决于熔断器触发的负荷开关分闸时间和熔断器的时间——电流特性，因此熔断器型号及容量的选择也相当重要，一般情况下按照厂商型式试验报告中熔断器型号选用。
互感器：SF6负荷开关柜体积紧凑，为便于安装电流互感器宜选用开启卡口式，电流比宜选用/5A的；在选用电压互感器时除计量功能外还应考虑二次回路充电电源用途，故可采用容量稍大的电压互感器。
其他如带电显示器、SF6气压表、二次回路原件及计量表计等关键附件在选用上也有一定的
标准。
3 SF6负荷开关柜及组合电器生产运行常见问题
2000年城网改造中我局首次使用SF6负荷开关柜，截至2011年底SF6负荷开关柜及组合电器在10kV中压配网的比例已经达到了88.9%，通过10余年的生产运行，我们发现和总结了几点常见缺陷并加以防范。现进行简单探讨：
SF6负荷开关柜气箱漏气问题，电缆接头套管连接处80%左右、SF6气压表或连接处12%、其他情况8%。电缆接头套管连接处漏气主要原因是外力引起，常见有电缆安装受力引起套管位移或开裂、电缆安装接触不良引起套管发热导致密封破坏漏气甚至引起开关爆炸；SF6气压表或连接处漏气，我局发现此种情况一般发生在带远程接点的气压表中；其他情况一般发生在防爆阀或气箱本身，我局至今各发现一例。
带电显示器故障也是负荷开关柜运行中的常见问题，带电显示器自身质量寿命问题以及感应套管凝露导致感应电压接地，带电显示器无法显示，都给运行工作带来很大麻烦，因此在设计和选用时必须充分考虑。
SF6负荷开关柜运行后定期维护较少，运行环境差异非常较大。环境湿度大、运行操作次数少的负荷开关柜其二次回路辅助触头会出现氧化导致接触不良现象，在远程监控及配网自动化实施中带来很多弊端。
4 结语
通过近10年来的城网改造建设，嘉兴市区老式开关柜已基本改造完毕，大大提高了设备的安全可靠性，10kV电缆网架有所巩固，环供能力明显加强，线路供电半径得以缩短，可靠性和线损率等指标有了很大的提升。但在SF6负荷开关柜的选用及运行维护方面的精益化管理有待提高，在安全可靠、合理配置及经济效益方面我们还将做进一步的深入学习和研究。
参考文献
[1] 西安高压电器研究所．高压开关设备常用IEC标准译文集（第六册）[M]．2003．
[2] 范天明，张祖平．中国配电网发展战略相关问题研究
[M]．北京：中国电力出版社，2008．
[3] 霍向荣．中压环网柜的特点及使用[J]．农村电气化，2008，（4）．
[4] 钨钢，任红春．中压负荷开关及其应用[J]．
[5] 工配电系统设计（GB 50052-1995）[S]．
[6] 导体和电器选择设计技术规定（DL/T 5222-2005）[S]．
[7] 刘世杰，金立军．环网供电及负荷开关应用浅析[J]．电气应用，2005，24（7）．
[8] 何宁，项维．C-GIS产品及SF6环网柜/环网供电单元在重庆地区的选择与应用[J]．电力电气专刊，2007，（1）．
（责任编辑：周 琼）