固体绝缘环网柜的应用和发展

2014-12-12沈佩琦

中国科技纵横 2014年21期

关键词：环网柜绝缘材料涂覆

沈佩琦

(浙江省电力公司舟山定海电力公司,浙江舟山 316000)

固体绝缘环网柜的应用和发展

沈佩琦

(浙江省电力公司舟山定海电力公司,浙江舟山 316000)

本文首先对固体绝缘环网柜的发展现状进行了介绍,并较为详细的论述了固体绝缘技术、固体绝缘环网柜的定义、结构形式和技术参数,最后阐释了固体绝缘环网柜的发展前景。

固体绝缘环网柜技术参数结构接地开关隔离开关

国家电网公司于2008年11月所出台的“十二五”规划，大力推广12KV固体绝缘环网柜，并于次年3月制定和颁布了《12KV固体绝缘环网柜技术条件》，对固体绝缘环网柜的应用提出了严格的要求。在电力设备中，SF6能够起到优异的绝缘介质和灭弧作用，因而得到了广泛的应用，但由于其作为温室气体，使用过程中必然会影响自然环境，不利于我国经济社会的可持续发展。在此大背景下，固体绝缘环网柜在我国得到了极大的发展和应用。

1 固体绝缘环网柜的概念

所谓固体绝缘环网柜，指的是主绝缘材料为固体绝缘材料的开关柜。把真空灭弧室及其分支母线、主母线、接地开关、隔离开关和导电连接等主导电回路组合或者单一通过固体绝缘介质进行封装包裹，成为数个可再次扩展或者组合，具有一定功能的，具有全密封性能、全绝缘的模块。并在可碰触的模块表面配置相应的半导电屏蔽层或导电层，并同时安全可靠的接地，从而有效的确保了工作人员的安全。由于摒弃了以往所采用的SF6，而是采用全密封的固体绝缘介质，从而使得固体绝缘环网柜具有环保、环境适应能力强、尺寸紧凑等众多优点。

2 固体绝缘环网柜的结构形式和技术参数

固体绝缘环网柜基于技术条件的规定，其额定电流等级为1250A和630A，额定电压等级为12KV。现阶段我国主要采用的也是额定电压等级为12KV的固体绝缘环网柜，虽然36KV的固体绝缘环网柜的技术已相对成熟，然而就市场角度而言，受成本因素的影响，市场竞争力相对较低。

以三相正面布置方式为标准，固体绝缘开关柜可以分为以下几种：一种是前中后方式，当前我国较少采用开关三相前中后布置；另一种是左中右方式，现阶段我国主要采用的是三相左中右方式。

以三相是否分离为标准，固体绝缘开关柜可以分为以下几种：一种是整体式，三相整体所采取的是固体绝缘材料对接地层进行包覆后涂覆；另一种是分相式，三相所采取的是固体绝缘材料对接地层进行分相包覆后涂覆，从而有效的规避了内部燃弧故障的出现。

3 固体绝缘环网柜所采用的主要技术

所谓固体绝缘技术，指的是将主导电回路通过固体绝缘技术封装包覆成为封闭模块，其主要功能包括连接、散热、支撑等机械作用，同时还具有隔绝不同电位导电体电气的功能。

在对固体绝缘材料的选择过程中，应当全面考虑材料的玻璃化温度、收缩率、导热性和环境适应性，固体绝缘开关柜现阶段将环氧树脂材料用以支撑和绝缘，并将硅橡胶材料作为缓冲层或者绝缘材料。在开展固体绝缘结构设计的过程中，不但要满足维护、组装和工艺方面的要求，而且还要通过结构和电极的优化、设置屏蔽等多样化的措施来实现电场的合理分布，进而有效增强绝缘介质的绝缘强度，从而对屏蔽层和局部放电提出了更高的要求。

(1)屏蔽层。现阶段，我国所使用的固体绝缘环网柜通常都未采取接地屏蔽层涂覆，研究发现，绝缘模块外表面局部涂覆或者不涂覆屏蔽层时，由绝缘材料和空气共同承担电场耐受，但如果进行了完全涂覆，则绝缘材料承受了全部的电场耐受，从而对固体绝缘设计有着更为严格的要求。技术的进步，推动了固体绝缘环网柜的产品升级和完善。

(2)固体绝缘局部放电。通过局部放电检测能够对固体绝缘的内部缺陷进行检测，然而预期寿命和检测结果并不存在可量化的对应关系。由于固体绝缘环网柜投入市场的运营时间较短，只用于少量的技术参考资料，因而对于局部放电的要求主要如下：“1.2ur情况下，负荷开关柜或者断路器柜的局部放电量应当小于或等于20pC。”

4 固体绝缘开关所采用的主要技术

对于开关柜隔离开关而言，其断开绝缘形式主要有SF6断口、真空断口和空气断口，而固体绝缘开关柜所采用的隔离断口形式分为真空及空气两大类型。

(1)空气断口隔离开关。该类型的开关按照结构形式可以分为直动式以及刀闸式两种，前者结构较为复杂，后者结构较为简单。而就固体绝缘开关来说，其所使用的空气绝缘隔离开关，与原先所使用的有着明显的差异，通过将固体绝缘隔离开关放置于密封腔里，极大的增强了固体绝缘开关柜的环境适应能力。

(2)真空断口隔离开关。按照通常的设计思路，中压开关设备通常都不会设置真空断口隔离开关，隔离和绝缘只能够选择空气和SF6，而只能将真空作为灭弧介质来使用。

5 固体绝缘环网柜所采用的接地开关

基于技术规范的严格要求，对于固体绝缘环网柜而言，应当基于主功能元件的位置选择等级不同的接地开关。举例而言，当主母线侧设置三工位开关(集成接地、隔离开关)时，因为真空灭弧室起到了接地快速关合的作用，那么就应当选择E0级接地开关。若设置在馈线侧，那么就应当选择E1级接地开关。现阶段，我国主要采用的是空气接地开关以及真空接地开关这两种类型的接地开关。