摘要：隨著我國城網改造工程的逐漸深入、各項事業用電量的不斷增加，對于網絡供電的可靠性要求也越來越高。作為網絡中連接各區域線路，處理事故及各種故障的設備——環網柜，其作用不言而喻。本文總結了我國環網柜發展的歷史，初步分析了現階段最先進的SF6環網柜的技術參數，及國內外的產品情況。希望能為環網柜的選型提供一些有用的幫助。
　　關鍵詞：環網柜，負荷開關，SF6
　　
　　一、引言
　　我國城市建設的飛速發展，對于電網的要求也越來越高。為了滿足城市電網改造的工程要求，10kv系統中大量的采用環網柜供電方案【1】。環網柜的發展則經歷了由全外資技術到中外合作共同開發的過程。多年的運行和市場發展，不僅反映了環網柜諸多優越性，也為環網柜的發展提供了廣闊的空間。
　　二、環網柜的結構
　　如圖1所示，環網配電單元一般由3個間隔組成，包括兩個進出線間隔和一個變壓器間隔。進出線間隔主要用于對故障線路的及時隔離，以及通過調整電源方向來恢復正常供電；變壓器間隔則通過組合電器來對變壓器內部短路故障進行快速切除。
　　
　　圖1、環網配電單元圖

　　配用不同的元件，環網柜可以實現諸如：負荷開關，斷路器，以及與一般開關柜相等的其他功能，可用于如圖2所示的開閉所，及預裝變電站內【2】。
　　三、環網柜負荷開關的發展階段及其主要性能
　　環網柜的主要組成部分是負荷開關，在命名環網柜時，往往以其所使用的負荷開關的類型來命名。以此劃分，其發展主要經歷的4個階段可以概括為產氣式、壓氣式真空環網柜和SF6環網柜。
　　20世紀80年代末、90年代初，產氣式環網柜在全國得到了廣泛的應用，但其自身的特點決定了其在開斷負荷時，弧光外露，容易引發安全事故；電壽命不高，維護檢修工作量大等缺點，使得產氣式環網柜很快就退出了歷史舞臺。
　　同樣地，壓氣式環網柜也存在開斷負荷時弧光外露，操動機構局限性較大，且機械壽命不高，可靠性差等缺點。因而也未能得到廣泛的推廣和應用。
　　真空環網柜采用真空負荷開關，其滅弧室絕緣性能好，觸頭開距小，要求操動機構提供的能量也小；同時，開距小，電弧電壓低，電弧能量小，開斷時觸頭表面燒損輕微，同時，滅弧室工作狀態與外界無關，不會產生污染，其電氣和機械壽命長【3】。但真空環網柜的機械機構配用復雜，對材料要求嚴格，生產難度較大，生產價格較高，同時由于真空滅弧室具有很強的開斷高頻電流的能力，在電流過零瞬間的開斷，會產生多次重燃過電壓【4】。因此，真空開關往往作為環網柜中開斷電路的設備，其主要應用在對于電動機的控制和保護上。
　　作為新一代滅弧介質的SF6，其無色、無味、無毒，不會燃燒，化學性能穩定，熄弧能力強，絕緣性能好等特點【3】，使其在各個電壓等級的斷路器中得到了廣泛的應用。
　　雖然SF6在高溫下分解會產生有毒氣體，因而對于密封要求比較高，但這種類型的環網柜還是憑借其性能優良、運行可靠、全封閉、小型化、免維護等特點而受到供電部門和用戶的普遍歡迎。
　　表1對兩者的主要特點進行了比較。

　　四、現階段國內外環網柜的發展情況
　　4.1國外環網柜的制造企業及其生產概況
　　表一兩種環網柜性能比較

　　國外生產環網柜的企業主要有西門子、ABB、意大利維益、施耐德、Alstom、日本東芝、美國EATON、德國Driescher公司等。表2列出了一些公司的主要產品及其特點。

　　表2國外主要的生產廠家及產品特點
　　
　　4.2國外環網柜的技術概況
　　環網柜在由空氣絕緣環網配電單元到緊湊型SF6環網配電單元、再到可擴展的SF6環網柜的發展過程中，各種先進技術不斷的應用。如負荷開關，限流熔斷器，電纜終端等的不斷完善，再加上計算機技術，電子、傳感、光纖通訊等技術的飛速發展，使得環網柜越來越智能化、小型化。其主要的技術進步可以歸納為以下幾個方面【2】：
　　1、 將各個工作部分模塊化，可以根據用戶所需，把不同模塊組合在一起，完成既定的各項功能。
　　2、 母線室、開關室、及電纜室之間均有金屬隔板，再加上采用鎧裝結構的柜體，使得環網柜的防護等級大大提高。
　　3、 采用快速動作的滅弧器，對內部電弧進行了有效地抑制，最大限度的減小了開關柜的爆炸和燒毀。
　　4、 具有多工位的負荷開關密封充于SF6氣體的不銹鋼體內，其傳動鏈接采用波紋管焊接等密封技術，母線、電纜終端等用的套管采用套管焊接技術，氣密性非常好。
　　5、 操動機構采用不銹鋼、耐腐蝕金屬，轉動部分的軸承據為自潤滑設計，許多戶內、外產品使用合金軸承，不受環境影響，賣出定期保養，并與外界連接方便，這樣使操作功小，可靠性高，壽命更長。
　　6、 擴展母線采用插拔式，全絕緣和屏蔽，確保可靠性，不受天氣影響。
　　7、 采用預制式硅橡膠絕緣的電纜終端頭，檢修時可拆卸，快速恢復，安裝方便，外表面使用新型半導體材料作屏蔽層，運行時外表面接地，不受潮濕、凝露、塵埃、污穢等影響，安全性更高，免維護；外觀多樣、新穎、美觀，可分支或并聯；具有防水功能，有些產品甚至可在水下4.5m運行。
　　8、 為了適應配網自動化及提高配電可靠性要求，新型多回路配電柜具有三遙功能。可實現遠方對主元件運行狀態及故障的監視、遠方抄表、遠方操作等。
　　9、 柜體小型化。使用了3工位負荷開關，有效地減少了零部件數量，整體結構更緊湊；限流熔斷器也向小型化發展，兩者結合，柜體越來越小。
　　10、 友好的操作界面，確保操作人員和維護人員的安全。設有觀察窗，可以監視主開關、接地開關觸頭的運行狀態，一次線路模擬單線圖和模擬顯示器可以顯示開關內部狀態，使操作簡捷、正確、安全。
　　4.3國內環網柜的發展情況
　　我國采用環網柜的時間較晚，直到上世紀80年代我國發展環網供電時，環網柜才得到了廣泛的應用。從產氣式到壓氣式，再經歷了真空環網柜，直到90年代后期，在經濟發展較快的沿海地區才引進了國外的SF6環網柜和可擴展技術。由于這種環網柜的性能優異、體積小、安全可靠、免維護，因而深受用戶的好評，進而也推動了國內各個廠家積極地引進國外的技術，通過合資生產或自主研發等形式推出了各種形式的SF6環網柜，圖3【2】列出了我國1995年到2002年間12KV環網柜的產量。由表中我們不難看出，總體而言，SF6環網柜得到了飛速的發展。
　　
　　圖31995~2002年國內12KV環網柜產量
　　4.4國內環網柜的生產情況
　　國內的企業主要通過以下幾種方式來進行環網柜的研制【2】：
　　(1) 直接引進國外企業的產品。比如丹麥的ELC-24型空氣環網柜、LK公司的HK型、意大利VEI公司的UNIFLUORC型、德國F&G公司的GA和GE型等等。
　　(2) 與國外公司合資合作生產。比如：蘇州阿爾斯通公司的福樂M24型，北京施耐德公司的RM6型，北京ABB公司的Uniswitch等等。
　　(3) 國內聯合設計的產品。如HXGN6、HXGN9等等。
　　(4) 自主開發的產品。如：溫州開元的HXGN17，中國電力科學院的XGN68等等。
　　我國的環網柜，尤其是SF6環網柜雖然取得了飛速的發展，各項技術也都逐步成熟，但同國外的產品相比，我們在產品品種、性能和技術水平方面，還有很長的路要走。如滅弧元件的性能指標、操作機構的可靠性、殼體的制造工藝和環氧樹脂澆注（APG）工藝等，都與國外同類型產品有著不小的差距。尤其是二次側控制方面則差距更大。另外很多企業只注重眼前的效益，不愿意花大力氣研究各項技術，而更喜歡直接引入國外的產品，這也在一定程度上限制了環網柜在我國的發展。
　　五、結語
　　作為C-GIS中壓開關柜中的一類，SF6環網柜的全封閉性、小型化、免維護、高絕緣型，有效地限制了開關柜在運行中可能發生的主要事故，成為今后一段時期內環網柜的主流發展趨勢。
　　【1】 馬維新.電力系統電壓[M].北京：中國電力出版社
　　【2】 高壓開關設備國內外產品水平.西安高壓電器研究所
　　【3】 徐國政，張節容，錢家驪，黃瑜瓏.高壓斷路器原理和應用[M].北京：清華大學出版社
　　【4】 尚振球，郭文元.高壓電器[M].西安交通大學出版社