高原电网中固体绝缘环网柜的有效应用

徐智祥

[摘要]在10kV的电力系统中，环网柜担负配电环网的重要职能。笔者将从技术的角度介绍固体绝缘环网柜，分析固体绝缘环网柜的技术特点，并重点探讨固体绝缘环网柜在高原电网中的有效应用，以期为高原电网中固体绝缘环网柜的有效应用提供可行性建议。

[关键词]固体绝缘环网柜；高原电网

[中图分类号]V242.3+1 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0383-02

随着电网的迅速发展，固体绝缘环网柜的应用范围大大拓宽。在高原电网中，固体绝缘环网柜得到了有效地应用。本文将根据近期高原电网中固体绝缘环网柜的应用情况，首先介绍固体绝缘环网柜的相关概念，其次着重分析固体绝缘环网柜的技术特点，最后阐释固体绝缘环网柜在高原电网中的有效应用，以便为同行提供参考。

一、固体绝缘环网柜

固体绝缘环网柜是一种新型配电设备，它集外固封、绝缘母线和组合单元小型化三种技术于一体，开关和高压带电部件都采用环氧树脂进行整体浇注，以环氧树脂固封作为带电体，对地和相间进行绝缘。如（图1）：

二、固体绝缘环网柜的技术特点

1、体积结构更紧凑

固体绝缘方式的采用，使得其电气强度达到为22-28kV/mm，这种技术的采用意义重大。采用这种绝缘介质来制作10kV的开关，压缩了相间和对地的安全绝缘距离，从空气绝缘的12.5 mm缩短到几毫米，这是其他充气柜不能比拟的。与此同时，取消了压力气箱部件、压力表、防爆装置、充气阀门和气体压力报警等有关气体压力的零部件，使得体积更为简化。除此之外，固体绝缘环网柜通常采用固体迷宫式的绝缘结构，在带有高压电的各相导电体中，相互套装结构多层的绝缘套筒。利用绝缘套筒之间的迷宫式路径所形成的爬电距离，把高压电封闭在相对较小的空间中，大大减小设备的尺寸。

2、固体绝缘技术的应用。

固体绝缘环网柜使用的主绝缘体一般是环氧树脂材，以真空介质作为灭弧介质，采用固封极柱的技术，将主导电回路、真空灭弧室和绝缘支撑等有机结合成一个整体，通过对操动机构进行运动，实现分、合负荷电流或短路电流以及隔离负荷等功能，以便控制供配电系统，保护设备、人身的安全。

（图2）为国内某厂家生产的固体绝缘单相开关，从图中可以看出，开关的进出线导线、负荷开关、隔离开关和熔断器等部分全部处在固体绝缘材料内，可以有效地增加设备的电气安全性能。

3、更环保、安全性能更高

固体绝缘环网柜中没有应用SF6，杜绝了SF6的排放，更加绿色环保。所谓SF6是一种对大气污染较为严重的气体。根据《联合国气候变化框架公约》、《京都议定书》，导致全球变暖的六种温室气体中，SF6的温室效应值最高，是二氧化碳对大气影响的23900倍。对此，世界各国加强立法，减少或禁止SF6在电力设备中的应用。

由于固体绝缘环网柜自身结构的特点，它有着更高的安全性能，具体包括以下几个方面。第一，固体绝缘环网柜采用的是分相结构相间隔离设计，不会扩大故障的范围，不会引起内部相间的故障。同时，固体绝缘环网柜的开关部分采用真空作为内绝缘和灭弧的介质，分相绝缘设置，并采用厚度不小于12mm的进口环氧树脂对外部进行防护，它的结构特性、灭弧原理决定了它具有极高的安全性能，可以避免拉弧时开关爆炸的危害。因固体绝缘环网柜没有裸露的带电体，所以不会有“污闪”、“凝露”的事故发生。第二，固体绝缘环网柜采用了环氧树脂套筒以及绝缘筒进行外绝缘，不仅从根本上解决了在严寒地区SF6气体在液化冷缩和高温地区膨胀所造成的影响，还避免在不同的海拔高度气压下对开关气箱的影响。第三，使用环氧树脂对开关内部所有连接部分进行浇注，连接部位的强度比气体绝缘的开关增大了许多，避免由于运输或者使用中的震动，造成开关连接部位松动进而导致发热的情况出现。采用单元组装的方式，在设备运行现场可以及时更换故障单元，降低现场工作的风险，大大缩短维修的时间。

4、模块化，扩展性强

固体绝缘环网柜集合充气式环网柜模块化设计的特点，结合自身的优势，将不同柜型的相间距离、柜体高度和母排高度进行统—设计，实现了相互联结和快速组装。

充气柜内的负荷开关或者断路器单元的联结排布和数目在产品下线以后是相对固定的，导致开关单元之间组合的灵活性较差。此外，充气柜受到电流互感器、电压互感器维护的限制，电压互感器、电流互感器无法安装在封闭气箱内，因此也没有关于双电源间的计量设计方案。与充气柜相比，固体绝缘环网柜组合更加灵活。固体绝缘环网柜采用的是单元组装结构，各单元间能够实现现场调换。当其中一个回路出现故障，马上在现场更换另一个回路，还可以在现场进行设计回路方案的更改，例如临时置换断路器单元与负荷开关单元等。

三、固体绝缘环网柜在高原电网中的有效应用

固体绝缘环网柜在高原电网中达到了有效应用。在2010年30台北京双杰电气（双杰）制造的固体绝缘环网柜应用在西藏各供电局的老城区电网改造项目中。经过两年多的运行，双杰的固体绝缘环网柜能够完全适应高原地区的气候环境使用，相比SF6环网柜，它抗高寒恶劣环境的优势更加明显。

以西藏地区为例，西藏地区的平均海拔在4000米以上，平均气温较低而且温差较大，素有“世界屋脊”的称号，被人们称为除南极和北极以外的“地球第三极”。在2010年以前，西藏地区使用的是SF6环网柜，特殊的气候环境，造成SF6环网柜的使用存在两大困扰。第一是海拔较高，箱体会由于大气压力的减小自动膨胀，产生漏气，以致造成短路的现象。第二是在长期低温的环境下，SF6环网柜的SF6气体液化，气箱内的气压也逐步降低，导致绝缘和灭弧性能的下降。要解决上述问题，工作人员必须定期对SF6环网柜进行检查，及时发现从而解除隐患。在每年冬季到来之前，为防止SF6气体液化，要对SF6环网柜进行补气，以此来保持气箱内的压力稳定。SF6环网柜在恶劣的气候条件下运行不稳定，增加了技术维护人员的工作量，与此同时，安全性能也没有任何保证。

使用固体绝缘环网柜将会大大的改善这种情况。固体绝缘环网柜采用的是真空灭弧，它的灭弧原理是利用电弧电流的自然过零，真空介质能够使弧隙绝缘，电弧不会再重燃，进而熄灭电弧，真空灭弧能够大幅度提升其运行的稳定性。在高原地区，因为不再以SF6作为绝缘介质、灭弧介质，不会发生由于气压低箱体膨胀和冷天气体液化等的顾虑，以往的两大难题得以解决。固体绝缘环网柜的优势不仅限于这些，它采用相间隔离设计、分相绝缘，避免相间放电的可能性。带电的部件全部被密封在环氧树脂开关套筒、硅橡胶封闭母线中，实现全绝缘和全密封。此外，它的固封极柱技术，不害怕风沙的侵袭，免除维护，尤其适应室外的运行。与传统环网柜相比，固体绝缘环网柜的安全性能大大提升。

四、结束语

结合上述所说内容，笔者认为基于目前的条件，固体绝缘环网柜对气体绝缘环网柜来说是一个有益的补充，可以用于海拔较高的地方。在短期内，固体绝缘环网柜可能无法彻底取代气体绝缘环网柜。然而，从长期的发展来看，基于固体绝缘环网柜的优势，它必将有新的发展领域。

参考文献

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[2]栗清振，固体绝缘环网柜将迎来应用新格局[J]，中国电力报，2012（9）

[3]李建基，高压开关设备的制造与运行[J]电气技术，2009（1）