固体绝缘柜在电网建设中的分析与探讨

郑李利

摘要：高压开关柜的绝缘技术在开关柜运行和维护中起着非常重要的作用，固体绝缘柜主要采用了高性能的环氧树脂绝缘介质及安全可靠的全封闭绝缘结构。本文主要通过安全可靠性、占用空间大小、经济性价比三方面分析了固体绝缘柜在电网建设中高压开关柜领域部分的优势，并展望固体绝缘柜将成为智能电网建设的一个重要环节，大力推动电力电网优化发展。

关键字：固体绝缘柜环氧树脂电网特点分析

中图分类号：F407文献标识码： A

随着经济和社会的快速发展，工业园区等大项目迅速增加，住宅及商品楼的开发力度逐渐加大，行政中心高校等不断建设，使得地区负荷呈现跨越式增长，用电需求不断增加，为保证提供健康安全可靠的电力支持，智能电网优化发展突显重要，变电站新建扩建改造等完善电网建设工程很有必要，其中对高压开关柜的实用性和安全可靠性提出更高要求，而固体绝缘柜作为开关柜建设改造中的重要一环必将得到越来越多的重视。

1 固体绝缘柜简介

固体绝缘开关柜是在SF6充气柜基础上发展出来，用固体绝缘材料作为主绝缘介质将一次回路全部贯通包覆起来的一种高压开关柜，整个开关柜用固体介质做成全绝缘全密闭结构，不惧怕任何环境干扰，其中开关的主开关是外面绝缘的针孔，开关外绝缘采用环氧树脂材料，母线的外绝缘采用硅橡胶材料，开关操作件及部分绝缘支持为空气沿面绝缘[1-2]。

2 固体绝缘柜特点分析

固体绝缘柜采用高性能环氧树脂作为绝缘介质对开关柜及其设备进行全绝缘全封闭，其结构和性能决定了开关柜运行的安全可靠性，超小型的柜体设计较大程度节省了设备占用空间，优质的绝缘材料、极低的维护成本加之易组合易扩展等优点保证了其很好的经济性价比。

2.1 安全可靠性高

固体绝缘柜将所有一次主电气部件和机械装置都固封在全封闭的外壳中，高压带电部分的绝缘几乎完全由浇注环氧树脂制品承担，避开了传统开关柜通过增大距离来提高绝缘强度、优化电场结构改善电场不均匀性的缺点，电场分布受外界影响极小，并有效地防止灰尘、湿气等不利环境因素对开关柜运行造成的影响。固体绝缘柜相比SF6充气柜没有SF6漏气隐患，无受环境温度影响的气箱。固体绝缘兼具散热、支撑和连接等多项功能，并将内部各相导线设备隔离起来，因此母线设备间不会发生三相短路、相间短路，使短路故障在绝缘破坏时限制发生在相对地间，杜绝了空气或SF6绝缘开关柜易发生三相短路的危险性。而且为防止人不小心触及到带电绝缘模块或因固体绝缘柜的五防联锁失效而导致误进入带电隔，在浇注环氧树脂制品外喷涂锌屏蔽层并可靠接地，降低了故障风险。这些结构特点决定了固体绝缘开关柜其较高的安全性和可靠性，为实现安全可靠地智能电网提供良好的基础。

2.2 占用空间小

高压开关柜从过去到现在体积逐渐减小，目前体积已只有过去五分之一，而固体绝缘技术的应用使得柜中电气设备安全净距仍可适当缩小，实现柜体的更加小型化设计，考虑电缆施工等因素，满足安全运行等要求10kV固体绝缘柜柜宽可缩小至400~500 mm，而按照国家电网公司输变电工程通用设计标准10kV空气绝缘开关柜的柜宽为800~1000 mm，柜长为1500mm，固体绝缘柜占用面积仅为空气绝缘开关柜的10%~20%，这在变电站扩建、改造等电网建设特别是在寸土寸金的地方中具有很大优势，并为建设更加小型化更加安全可靠的资源优化型坚强智能电网提供了条件，而且在老变电所开关柜改造中，伴随负荷增加，除新增出线开关柜，为减少电网有功损耗和提高电网电压需并联电容器装置补偿多余的感性无功，增加消弧线圈补偿电容电流，而跨越式的发展超出原老变电所远景规划，使得开关室内无多余空间摆放新增补偿设备，往往通过引电缆至室外解决其安置问题，但此方法一般工程量大、耗材多，固体绝缘柜的使用可为解决此类问题提供更好的方法条件，如一个10kV接地变消弧线圈成套装置大小大概为3000×2000mm(长×宽)，相比原空气绝缘柜，改造6~7台固体绝缘开关柜即可节约出此大小空间，而一台10kV容量为6000kVar室内并联电容器装置大小约为4400×1700mm(长×宽)，节约出此空间只需改造5台固体绝缘开关柜即可，这样将原开关室中空气开关柜改造为固体绝缘柜即可为布置新补偿装置节约不少空间，并为超原计划新增负荷出线柜提供可能性，并且相应的减少了开关柜出线与设备之间连接电缆等配套设备。超小型固体绝缘开关柜的设计与应用使开关柜设备占用空间大幅度减小，并可相应减小电网建设的占用面积，在一定程度上推进了国土资源节约集约利用。

2.3 经济性价比好

绝缘结构在高压开关柜价格中占据很大比重，固体绝缘柜合理性的结构设计具有很高的经济性价比。固体绝缘柜采用可靠性高、少维护的元件，固定式安装，适应环境能力强，可长期免维护，大大降低设备运行检修、维护成本费用，实现电网资产高效利用和全寿命周期管理；其主母线、分支母线等主导电回路、真空灭弧室及其导电连接、隔离开关、接地开关等插接式的模块化结构方便其再次组合或扩展，提升了高压开关柜的价值；绝缘材料环氧树脂具有绝缘机械强度高、浇注硬化时体积变化小、便于机械加工、制造时不污染环境可再回收再利用等优越性更加适应国家越来越严格的工艺环保等要求，并相应节约了材料制造及后期处理浪费成本，促进了能源资源和电力资产的高效利用，推动了电网清洁能源发展；超小化的柜体使得空间占地费用大幅减少，并节省相应附加配套设备材料，使其具有更加良好的性价比。经济性价比好的固体绝缘柜在经济高效型智能电网建设中存在明显的优势。

3 固体绝缘柜在电网建设中的现状与展望[1]

固体绝缘柜起步于日本，随后进入欧洲，最先进入我国的即是欧洲霍力克固体绝缘环网柜。固体绝缘柜在我国起步较晚但发展迅速，固体绝缘环网柜技术已取得阶段性成果，但目前我国绝大多数固体绝缘柜研发和生产单位还没有绝缘制品生产能力，也没有材料和工艺的研究能力，固体绝缘柜仍主要处于厂家观望、设计、试验、完善，用户认识、试用阶段。

随着智能电网建设，开关柜作为电网实现配电、调度、用电自动化一个重要环节，其绝缘技术、安全可靠性的发展越显重要，作为新技术新产品的固体绝缘柜越来越得到国家的重视，已被列为国家级重点新产品，固体绝缘环网柜技术也被列入国家电网第一批重点推广新技术，并提出2015年其使用量在新建和改造项目中不低于新增总量的25%的目标。固体绝缘柜也成为越来越多企业的研发热点，相应标准技术规范的制定和完善也为其稳健快速发展提供极大的动力，最近几年固体绝缘柜使用越来越多并以飞快的速度增长。当然固体绝缘柜作为新技术新产品若想取得普遍应用还需经过一个大量的学习、研究、试验和使用，不断积累经验、不断进行改进和完善的过程。

4 结语

环氧树脂的材料和制品工艺的技术进步，以及真空开关的普及，为固体绝缘开关柜的发展奠定了技术基础。随着国际技术的引用、国内相关行业技术的进步、新材料新工艺的采用，固体绝缘介质拉伸弯曲强度、绝缘耐电压等级的极大提高，使固体绝缘柜具有更高的可靠性和实用性[3]。固体绝缘柜必将成为一种发展趋势，大力推动智能电网的优化发展。

参考文献：

[1] 王德杉,刘梅.固体绝缘环网柜研发中的若干技术问题[J].高压电器技术信息,2012(6).

[2] 张志刚.固体绝缘环网柜及固体绝缘开关柜技术与应用.

[3] 崔可.浅谈高压开关柜固体绝缘技术[J].北京电力高等专科学校学报,2012(16).