陈兆锦
国电华研电力科技有限公司 广东省广州市 510070
摘要：针对上隔离接地三工位开关中压断路器环网柜目前在电网中并不多见，很多设计、供电部门人员对此种方式存在疑问或质疑，依据相关规范、标准对此布置方式作了明确解释。
关键词：上隔离接地(母线侧) 下隔离接地(电缆侧) 三工位开关 中压断路器环网柜
0 引言
环网柜主要用于配电系统环网供电的电缆线路中，系统电压等级一般为10、20、35kV，对应的开关设备电压等级为12、24、40.5kV,额定电流一般为630、1250A为主，早期主要以负荷开关、组合电器为主，近年来随着供电可靠性、自动化要求的提高，以及断路器技术的成熟、成本的降低，断路器柜的使用越来越多，在不久的将来环网供电系统中将会以断路器柜为主，负荷开关柜及组合电器柜将会越来越少。
1 问题
负荷开关柜、组合电器柜接地开关均在电缆侧，国外几大知名品牌的中压断路器环网柜也是采用下隔离接地三工位开关，所以不论是设计、使用、维护人员均习惯下隔离接地三工位开关。目前市面上只有少数厂家的断路器环网柜采用上隔离接地三工位开关，如欧玛嘉宝（珠海）开关设备公司的CGM.3，该产品在风电、光伏中已经广泛使用，已经在世界各地安全、稳定运行，人们对此种方式多多少少会有疑问或质疑，主要是因接地和电缆之间还有断路器，担心接地不可靠。
2 原因分析
国家标准的电力安全工作规程（简称安规）第7.3.7条规定：接地线、接地刀闸与检修设备间不得连有断路器或熔断器。若由于设备原因，接地开关与检修设备之间连有断路器，在接地开关和断路器合上后，应有保证断路器不会分闸的措施。国家电网制定安规第7.4.7条中规定：接地线、接地刀闸与检修设备间不得连有断路器（开关）或熔断器。若由于设备原因，接地开关与检修设备之间连有断路器，在接地开关和断路器合上后，应有保证断路器不会分闸的措施。2条规定是完全相同的。当接地开关在电缆侧时，也是人们习惯的布置方式 ，接地开关直接和电缆相连，不会有人提出疑问或质疑。但当接地开关在母线侧时，接地开关和电缆之间还有断路器，加上此种产品目前在中压领域应用又不是很多，通常会引起相关人员的疑问或质疑，因为它不满足“地线、接地刀闸与检修设备间不得连有断路器或熔断器”要求，但是它满足“若由于设备原因，接地开关与检修设备之间连有断路器，在接地开关和断路器合上后，应有保证断路器不会分闸的措施”的要求。从这可看出并没有否定断路器环网柜采用上隔离接地三工位开关这种方式，只是要保证接地可靠性，即接地开关合上时断路器不会被分闸，保证断路器不会被分闸要绝对可靠，在电气联锁上当接地开关合上时，断路器所有分闸回路要断开，一般是借助接地开关辅助触点断开分闸回路；在机械上通过机械联锁机构，当接地开关合上时手动分闸按钮不能按下。
再查阅相关的成套开关设备的相关标准，也从来没有提到断路柜不能采用上隔离接地三工位开关，或提到断路柜只能采用下隔离接地三工位开关。因为标准不会规定产品的形式，不会规定断路柜采用上装或下装的隔离接地开关，只会对相关的参数、性能提出要求，对于成套开关设备，“五防”是硬性要求，所以采用这种上隔离接地三工位开关的断路器环网柜同样也应满足此要求，在停、送电操作程序步骤和下隔离接地三工位开关的断路器环网柜是有些不同的，不同之处在后面再详细比较。
3 操作程序比较
3.1下隔离接地三工位开关的断路器环网柜操作程序：
停电操作：分断路器(观察位置指示、确认分闸)→分隔离开关(观察位置指示、确认分闸) →观察电缆侧带电指示、确认电缆不带电→合接地开关(观察位置指示、确认合闸) →开电缆室门
送电操作：关电缆室门→分接地开关(观察位置指示、确认分闸) →合隔离开关(观察位置指示、确认合闸) →合断路器(观察位置指示、确认合闸)
3.2上隔离接地三工位开关的断路器环网柜操作程序：
停电操作：分断路器(观察位置指示、确认分闸)→分隔离开关(观察位置指示、确认分闸) →合断路器(观察位置指示、确认合闸)→观察电缆侧带电指示、确认电缆不带电→合接地开关(观察位置指示、确认合闸) →开电缆室门
送电操作：关电缆室门→分接地开关(观察位置指示、确认分闸) →分断路器(观察位置指示、确认分闸)→合隔离开关(观察位置指示、确认合闸) →合断路器(观察位置指示、确认合闸)
从上面的3.1和3.2内容可看出，第一种方式操作步骤要少一步，对于操作人员也相对容易理解；第二种方式操作步骤多一步，即操作隔离开关前后均要对断路器进行操作，对于习惯于第一种方式的人员，相对较难理解。如在停电操作时，在合接地开关之前，必须先合断路器，也就是说断路器没合，不能合接地开关，这一点对一般操作人员很难理解，通常的做法是合断路器是为了送电而不是为了停电。这样的目的是为了在接地开关合闸状态下断路器必须是合闸且不能被分闸，也就是为了满足电力安工作规程（简称安规）中“若由于设备原因，接地开关与检修设备之间连有断路器，在接地开关和断路器合上后，应有保证断路器不会分闸的措施”的要求。在送电时，分接地开关后再分断路器，这一点对操作人员来讲也有点不能理解，怎么送电还要分断路器？我们来分析一下，分接地开关后，此时接地开关分闸，断路器是合闸，隔离开关是分闸的，假设直接合接隔离开关，就会引起带负荷合隔离开关，因为隔离开关是不能带负荷合闸的，假如直接合隔离开关会引起事故，在这种状态时，开关柜的联锁必须保证只有在断路器分闸状态下才能合隔离开关，所以必须是先分断路器→合隔离开关 →合断路器。
从上面的分析不难看出，无论是采有哪种布置方式 ，环网柜的联锁机构都必须满足开关柜“五防”的最基本要求，当采用上隔离接地的布置方式时，需另外增加一道联锁即当接地开关合上时断路器不会被分闸，保证接地的安全可靠性。
4 优缺点比较
下接地布置时，因接地开关需要直接关合出线电缆上的短路故障电流，对接地开关的性能要求更高;同时接地开关关合故障电流，高温电弧会产生不利于绝缘的分解物，污染绝缘件表面和绝缘气体，特别是对于环保气体或洁净空气型的环网柜，这种危害尤其严重，且气体绝缘的环网柜均采用全密封、紧凑型的结构，在生命周期内均不可能对气箱内的部件进行维护，污染物对绝缘的破坏对产品的运行存在严重的安全隐患。
上接地布置时，停电检修时的操作是先合接地开关再合断路器，由断路器关合出线电缆上的短路故障电流，在中压领域一般为真空断路器，真空灭弧室具有良好的灭弧性能，同时灭弧室内部和柜内绝缘气体是隔绝的，所以断路器关合故障电流时，不会危害到环网柜内的绝缘。由于接地开关不需要关合出线电缆上的故障电流，对接地开关的性能要求没那么高。
依据高压隔离开关和接地开关的标准要求，对于终身密封的接地开关，作为状态检查的电压试验是强制性的。因接地关合故障电流会破坏绝缘性能的环网柜，此项试验是有一定难度的，特别是环保气体或洁净空气型的环网柜。
下接地布置时，操作步骤简单，也是一般的操作人员较为习惯的过程，联锁逻辑简单易懂；上接地布置地，操作步骤中增多了一项断路器的操作，联锁逻辑相对复杂一点，一般的操作人员还不是很习惯。
5 结束语
综上所述，上隔离接地三工位开关的环网柜，不但满足相关标准和电力安全规范的要求，且相对于下隔离接地三工位开关的环网柜的更加安全。上隔离接地在高压的C-GIS充气柜中较为普遍，只是目前在中压环网柜领域中较为少见。
参考文献
1 高压隔离开关和接地开关：GB1985-2014
2 电力安全工作规程-发电厂和变电站电气部分：GB26860-2011
3 国家电网公司电力安全工作规程（变电部分)2011