隨著國內城市電網建設與改造的加快，高壓進入市區，直接深入負荷中心，環網供電成為解決城市負荷密度增加而呈現的必然結果。
1前言
隨著國內城市電網建設與改造的加快，高壓進入市區，直接深入負荷中心，環網供電成為解決城市負荷密度增加而呈現的必然結果。配電電壓從以前的380V提升到10kV，進而從l0kV上升到20kV�！度珖┯秒娨幊獭芬幎�，凡送電容量超過160kVA，或用電容量超過250kW，則要求上高壓。隨著城市高樓大廈的崛起，生活小區的形成以及生產的集團化和規�；枰邏核碗娊o負荷中心。有關資料顯示，如果將電壓從380V提高到萬伏級(10kV)，可以減少線路損耗60％，又可減少用銅量及總投資52％，技術效益相當可觀。
環網柜屬二次配電設備。二次配電設備是指將高壓變壓器受電的一次配電設備的電能進行再分配的中壓開關設備。二次配電設備基礎元件為負荷開關和限流熔斷器，不但經濟，而且保護特性好（如限流熔斷器保護變壓器）。我國傳統二次配電設備是用斷路器，不但價格貴，保護性也不好。改革開放后，從珠江三角洲開始，引進的以負荷開關和熔斷器為基礎的二次配電設備已日益深入人心。我國中壓斷路器與負荷開關(含接觸器)比例已由1980年前的10：l，降為2003年的2.1：1，這是我國二次配電設備政策的革命性變化。但與國外相比，我國斷路器與負荷開關之比相去甚遠，國外(如德國、日本等)斷路器與負荷開關之比為l：5～6，而我國現未達到1：1，要達到1：5～6還要付出巨大努力。
2環網柜發展趨勢
在城鄉電網改造和建設中，推行環網供電，即用電纜、走地下、呈環路，可以減少供電的中斷，同時大大減少臨時性的故障。因而，這種環網供電單元(環網柜)應運而生�！ �
環網柜英文叫環網供電單元（RMU），它因城市推行環網供電而問世。在國外上世紀80年代初就已推出環網柜。此后世界高壓開關制造商紛紛推出自己的環網柜。今天在中國市場上的環網柜，有國外及合資企業的產品，也有國內研制的產品。
我國目前的中壓配電電壓為l0kV，近年來，由于電力負荷的急劇增加，尤其城市生活用電和鄉鎮企業用電迅速增長，10kV配電電壓已不能滿足城鄉經濟發展的需要。這從國網公司推廣20kV配電電壓等級中可以看出。去年，根據國家電網公司“關于推廣20kV電壓等級的通知”的精神，20kV電壓等級很快升溫。江蘇省率先在省內13個市推廣20kV電壓等級試點供電項目。早在l993年，蘇州新加坡工業園區在中國第一個采用20kV電壓供電。而目前我國中壓配電網基本以10kV為主。隨著經濟的快速增長，特別是在經濟發達地區，現有10kV配電系統容量小、損耗大等問題日益突出，已經很難承受急劇增長的用電負荷。與傳統的10kV配電網相比，20kV配電網不但可以增加供電能力，加長供電距離、節約電能、降低75％的電力損耗，還具有顯著的環保效益。
據測算，輸送同等功率20kV供電線路的有色金屬耗量可減少50％，節約建設投資約40％。20kV等級早已列入國際電工委員會標準（IEC38一1983）中，已被數十個國家和地區采用，我國與1993年將24kV配電電壓列入GBl56?93標準中�！ �
20kV配電電壓的推廣，將給高壓開關制造帶來很大的商機。24kV環網供電單元(環網柜)必然走俏。如ABB于2008年11月宣布為江蘇省泰州市靖江地區的24kV配電網提供24kVSafe系列充氣環網柜。這是ABB繼1993年中標中國第一個24kV供電項目蘇州新加坡工業園區后，第二次參與國內20kV供電項目的建設。
國外制造商早就制造有24kV環網柜，如西門子、ABB等80年代初就推出12/24kV環網柜。這是由于國外許多國家和地區以24kV作為中壓配電的主電壓。如歐美的美、法、英、德、意、獨聯體；亞洲的日本、新加坡、印度、韓國、越南、老撾、緬甸、印尼、孟加拉、伊朗；非洲的埃及、贊比亞、安哥拉等國。因此對國內企業來說，急切需要開發和生產24kV環網柜，這不僅是國內市場的需要，也是國際市場的需要，應抓住這一商機。
3國內環網柜的生產現狀
我國1998年實施城鄉電網建設與改造，由于高壓直接進人市區，深入負荷中心，推行環網供電，這就加速了環網柜的研發與生產。于是環網柜特別是12kV環網柜產量劇增。根據高壓開關行業協會統計，2003年12kV環網柜產量為9265臺，而2006年產量達87955臺，幾乎為2003年的10倍，而這僅僅過了3年。2006年的87955臺相比2005年的69445臺，增加185l0臺，增長率為27％。生產環網柜的企業多達133家。產量3000臺以上的企業有5家，分別為亞洲電力設備（深圳）有限公司（12380臺）、寧波天安（集團）股份有限公司（8957臺）、蘇州阿海琺開關有限公司（4675臺）、上海天靈開關廠（3698臺）、北京科銳配電自動化股份有限公司（3150臺），這些企業產量合計占行業總量的37％。而40.5kV環網柜僅84臺，24kV環網柜產量空缺。在國網公司推廣24kV電壓等級的今天，必須加快24kV環網柜的生產。
環網柜有空氣絕緣柜和氣體絕緣柜。在這兩種柜中，氣體絕緣柜用的最多，成為主導產品。氣體絕緣柜主要是SF6環網柜。SF6環網柜因利用絕緣性能優異的SF6氣體絕緣，故整個柜子不受外部環境的影響，同時SF6氣體的絕緣性能是空氣的三倍，因而SF6環網柜體積小，占地面積少，備受用戶的青睞。
4環網柜的結構
環網柜是因高壓直接進入市區，深入負荷中心，形成“高壓受電-變壓器降壓-低壓配電”的供電格局而興起。環網柜一般由三間隔組成：即兩個環纜進出線間隔和一個變壓器間隔。在這里，高壓開關面臨對變壓器故障時的保護問題。對變壓器的保護，一般有兩個途徑：一是利用斷路器；另一個是利用負荷開關+限流熔斷器。但實踐證明，后者保護效果更好。其原因主要是負荷開關+限流熔斷器能保護故障時的變壓器，這早已被國外做的短路試驗所證實。這里保護的變壓器一般為小容量變壓器。當變壓器內部發生故障時，為使變壓器油箱不爆炸，必須在20ms內切除故障。這時若用斷路器來切除故障，斷路器的全開斷時間由三部分組成：繼電保護時間+固有分閘時間+燃弧時間，一般需要三周波（60mms），因此斷路器因動作時間長，難以在20ms內有效保護變壓器。而限流熔斷器有速斷功能，能在l0ms內切除故障，并與負荷開關聯動，令負荷開關三相動作，有效保護變壓器。這就是環網柜普遍使用負荷開關+限流熔斷器的最主要原因�！ �
在負荷開關+限流熔斷器組合電器中，對負荷開關提出比一般負荷開關更高的要求。它必須能夠開斷遠大于其額定電流的轉移電流和交接電流�！ �
現代負荷開關有兩個明顯的特點：一是三工位，即合一分一接地，完成開斷、隔離和接地任務；二是滅弧與載流分開。滅弧系統專門滅弧，不承受動熱穩定電流，而載流部分專門承載正常電流，不參與滅弧�！ �
負荷開關在結構上有多種多樣，其中油負荷開關與磁吹負荷開關已被淘汰。目前，負荷開關主要有以下4種：產氣式、壓氣式、真空式、SF6式。而這4種中，從使用的情況看明顯趨于SF6式�！ �
SF6式負荷開關有了很大發展，這主要表現在如下方面：（1）滅弧方法更加豐富，除了原先用得多的壓氣式，最新出現了滅弧柵式和旋弧式，這使滅弧更加簡單，不像壓氣式那樣需由操動機構提供壓縮功；（2）殼體原先多為澆鑄樹脂殼體，現又出現了不銹鋼殼體。不銹鋼殼體強度大、且可接地，更加安全；（3）原先SF6負荷開關模塊中將母線外露，現有的已裝入氣室內，不會觸電，增加了安全感；（4）原SF6負荷開關的動刀位置主要靠指示，現在殼體內設有大視窗，可直接觀察到動刀位置，更直觀。這些特點在ABB負荷開關中可明顯看出。ABB負荷開關經歷了SFL一SFG?Safering。其中SFL為澆注樹脂殼體，回轉壓氣式；SFG型為澆注樹脂殼體，滅弧柵滅弧，設有大視窗，Safering型環網柜內SF6負荷開關為不銹鋼殼體，開有大視窗，用滅弧柵滅弧，母線置于氣室內�！ �
環網柜的絕緣有用空氣絕緣和氣體絕緣。而以SF6絕緣的環網柜成為主流產品。國外打入中國市場的環網柜多是SF6環網柜。這些產品在2002年11月13日至l6日在北京舉行第系列、8DH系列和SIMOSEC型，ABB的RGC型、Uniswitch型、SFG型及Safering型和Safeplus型，Schneider公司的RM6和SM6型，葡萄牙易發公司的Normofix型，VEI公司的UNIFLUORC型，Areva公司的FBX、Fluokite24型，日本東芝的VRM一1型，德國Drischer公司的MINEX型及ORMAZABAL公司的CGM型等。
除SF6環網柜，還有用于干燥空氣絕緣的環網柜，如Eaton的Xiria型環網柜，用于干燥空氣絕緣，配用小型真空斷路器。此柜尺寸小且環保、安全�！ �
從中國市場上看，可將環網柜分為兩種：一種為外資和合資產品，另為國內聯合設計和自主開發的產品。聯合設計的產品如HXGN6型、HXGN9型、XGN15型等，自主開發的產品如HXGN1型、HXGN2型、HGN24型、HXGN26型、XGN68型等。
5典型產品介紹
由以上可見，中國市場上的環網柜類型很多。作為典型產品，這里介紹4種：一種為中標泰州市靖江地區20kV配電網的ABBl2/24kVSafe系列SF6環網柜，另二種為列入上海電器行業名優產品匯編中新秀產品的LMG、LCG系列環網柜和ELA／MINEX系列SF6環網柜，第4種為Eaton公司Xiria（西瑞）型干燥空氣絕緣且配小型真空斷路器的環網柜�！ �
目前國內外環網柜參數達到額定電壓l2、24、40.5kV，額定電流200，400，630，1250A，額定短時耐受電流16，20，25kA，柜寬：空氣式多為350mm，最小210mm，空氣絕緣式為600mm左右�！ �
�。�1） ABB12／24kVSafe系列環網柜
2008年3月11日，ABB宣布為江蘇省泰州市靖江地區的20kV配電網提供Safe系列充氣環網柜。這是ABB繼l993年中標中國第一個20kV供電項目??蘇州新加坡工業園區后，二次參與國內20kV供電項目的建設�！ �
Safe系列環網柜所有帶電部件和開關的封閉在不銹鋼殼體內，整個開關裝置不受外界環境條件的影響，從而可以確保運行可靠性及人身安全，并且實現了免維護。
Safe系列環網柜中，Safering為緊湊型，Safeplus為擴展型。兩者有相同的用戶界面。其額定電壓為12／24kV，額定電流630A／1250A。Safe環網柜的90％～95％材料可以再生利用，塑料被單獨加以標識，以利回收利用�！ �
�。�2）LMG、LCG系列SF6環網柜
該產品被列為2007年上海電器行業名優產品匯編中新秀產品。
該產品是上海天靈開關廠有限公司應用德國當代先進技術設計開發的新一代小型化SF6環網柜。其參數做到額定電壓12?40.5kV。額定電流630A～2500A。
LMG系列為緊湊型，單氣箱結構，用SF6氣體絕緣，LCG系列為擴展型，多間隔共箱結構，用SF6氣體絕緣。兩種系列產品可任意組合，左右可靈活擴展�！ �
該產品具有如下特點：
①不受外界環境影響。所有高壓帶電部位全部密封在充以低壓SF6氣箱內，實現全絕緣。
�、谀K化設計。由不同模塊組合實現各種主接線，實現小型化，模塊化。
�、鄄捎霉柘鹉z連接器，方便且可靠地實現柜與柜之間機械和電氣連接�！ �
�、懿捎萌帘坞娎|進出線�！ �
�、菘膳溆酶邏罕O視元件、綜合數字式繼電器�！ �
�、蘅刹捎脽o源數字式繼電器。
�、邇蓚�回路進線單元可加裝自投裝量�！ �
（3）12／24kVGISELA／MINEX系列SF6環網柜
該產品被列入2007年上海電器行業名優產品匯編中新秀產品。
該產品是許繼德理施爾電氣有限公司在引進德國德理施爾公司最新技術和工藝基礎上，使用國內外整套高精尖生產加工設備和試驗設備、自行生產的新產品�！ �
該產品是由不銹鋼殼體制成的完全密封的完整系統。其所有帶電部件及開關密封于不銹鋼殼體內。擴展母線完全絕緣和屏蔽，整個開關裝置不受外部環境的影響，實現了免維護。通過選擇可擴展母線，產品還可以任意組合，達到全模塊化設計。該產品參數做到額定電壓12／24kV，額定電流630A／l250A�！ �
該產品具有如下特點：
①滅弧原理先進。GISELA／MINEX系列SF6環網柜采用先進的吸氣活塞和去離子柵滅弧原理�！ �
�、讵毺氐碾p重氣室。開關的滅弧室是獨立的、密封的，因此滅弧介質與絕緣介質獨立于SF6氣體之中。該技術的優越性在于，即使外殼失效，整個開關的開斷能力也能得到可靠的保證，在最大程度上確保了設備的正常運行。
�、垠w積小巧。GISELA／MINEX系列SF6環網柜的負荷開關柜寬度只有315mm，最小可做到210mm，深度只有518mm，高度僅為l300mm�！ �
④柜體中安裝了內部故障電弧限制裝置，對人身和設備提供了最大程度的保護。該保護裝置通過安裝在電纜室內的自動快速接地開關來完成。接地開關將在故障電弧產生的幾毫秒內迅速動作熄弧。該裝置具有多種優勢：沒有高溫氣體從SF6絕緣部分散逸，提供了最好的人身及設備保護；無需單獨設置泄壓通道，柜體結構變得簡單經濟；內部故障電弧限制裝置安裝在電纜室內，可使設備損壞降至最低；故障排除后只需對開關柜進行檢查即可繼續投用。
�、莩錃鈮毫Φ汀庀鋬扔糜诮^緣的壓力只有0.017MPa，同體積下使用SF6氣量少，既經濟又環保，充氣后箱體也不會變形。
�、尥粴庀涞膯卧獢盗慷啵粋�氣箱內可以做到6個單元，最多可以做到10個單元。
�。�4）Xiria（西瑞）型環網柜
該產品由荷蘭Holec公司研制成。在2003年舉行的第17屆國際配電網會議上，Holec公司以其論文《創新的環網供電單元設計：安全性與適用性》介紹新研制的Holec（西瑞）型環網供電單元（環網柜），后又在2005年第l8屆國際配電網會議上，該公司展出了Xiria型環網柜產品。Holec公司為了將它的產品打入北美市場，特別是美國和加拿大，加入了美國Eaton（伊頓）公司電力部，并于2004年在美國成立了EatonHolec公司，現Eaton公司又將Xiria環網柜拿到中國，交給屬于它的森源開關公司，本土化生產。
Xiria型環網柜分l2kV和24kV，額定電流630A。其主要特點如下：
�、儆酶稍锟諝饨^緣，不用SF6氣體；
②使用小型真空斷路器，而不用三工位SF6負荷開關+限流熔斷器；
�、劢K身密封設計。一次帶電元件與操動機構終身密封在鋼板箱體內，使其不受環境影響；
�、苤苋谋Ｗo和控制。配備了新設計的和最佳化的電子保護；
⑤最大操作安全性。單元接地的完成，通過真空滅弧室從工作位置轉換到斷開位置，轉換隔離開關到接地位置和再合上真空滅弧室。這種接地安全，因為真空滅弧室的設計能夠關合短路電流；
�、扌⌒突�。這是通過優化電場、優選絕緣材料及采用小型化真空滅弧室達到的。例如3單元環網柜尺寸（mm）為1100（寬）×600（深）×1305（高）；
�、呖箖炔抗收想娀 iria型環網柜經受了內部故障電弧試驗。其中12kV級通過了20kA/s，24kV級通過了16kA/s。
