固体绝缘环网柜的前期调研

一、概述

空气绝缘的应用历史悠久，且技术已经非常成熟，空气资源丰富，但因 空气的绝缘性能所限，空气绝缘开关柜体积较大，占地面积大，且易受环境影响，不稳定因素较多。所以，空气绝缘开关柜通常应用于户内环境。

气体绝缘当前主要是 SF6 气体，也有一部分 SF6 与 N2 或 CO2 的混合气 体(基本处于试验阶段，未能大规模应用)。SF6 气体化学性质非常稳定，具有 优异的绝缘和灭弧性能， 在电力设备中应用十分广泛， SF6 气体绝缘开关柜的 体积小，结构紧凑，不受外界环境因素的影响，适应性极强。但是，SF6 气体 是国际公认六种温室气体之一，从环境保护的角度，应当少用或不用 SF6 气 体;另外，《联合国气候变化公约》和《京都议定书》对温室气体排放均有明 确的限制要求和减排目标，我国作为签约国，在减少温室气体排放方面也承 担着义不容辞的责任与义务，因此，国内 SF6 气体的使用会受到越来越多的 限制，逐步减少并最终停止使用 SF6 气体是国际社会的共识。另外，SF6 绝 缘开关柜的泄漏问题也是一个不可回避的现实问题。

为了弥补 SF6 充气柜的缺点，近几年在国内外市场上出现了固体绝缘开关柜。所谓固体绝缘就是将数组开关和相关带电部件整体采用环氧树脂进行浇注，通过自动压力凝胶技术设计制造了固体绝缘供电设备。该种供电设备 无任何有毒物质的排放，完全符合环保要求。这样一来使开关内部相间及对 地的安全绝缘距离从空气绝缘的 125mm 缩短到 6-8mm， 大大减小了开关柜的 体积。由于开关内部部所有连接部分采用环氧树脂浇注，与前两种开关柜相比连接部位的强度加强了很多。这种开关柜和 SF6 充气柜一样，可用在环境 恶劣的地方使用，并且真正做到了免维护。

二、国家电网对固体绝缘环网柜的政策法规

2011 年 8 月 31 号，国家电网公司发布了《国家电网公司第一批重点推广 新技术目录》(国家电网科[2011]1285 号)，文件指出：“从技术可靠性和 环保要求更加严格的发展趋势看，固体绝缘环网柜具有全面取代 SF6 气体绝 缘环网柜的趋势。但是，固体绝缘环网柜的工艺要求高于 SF6 气体绝缘环网 柜，若工艺手段不完善，则绝缘隐患、故障概率、危害性高于 SF6 气体绝缘 环网柜，需要确保原材料质量及工艺水平”。

10 月 22 日， 中国电科院产业公司北京电研华源电力技术有限公司建设的 国内首条智能固体绝缘环网柜自动化生产线建成投产。智能固体绝缘环网柜 自动化生产线是中国电科院智能配电产业产能提升项目的核心部分，是目前 国内技术水平最高、规模最大、工艺最先进的环网柜自动化生产线，专业生 产华源公司自主研发、具有完全知识产权的新一代智能环保型环网柜。

2012 年3 月2 日，国家电网公司发布了企业标准 Q/GDW730-2012《12kV 固体绝缘环网柜技术条件》，起草单位有中国电力科学研究院、北京市电力 公司、上海市电力公司、浙江省电力公司。

三、国内外行业对固体绝缘环网柜的分析

随着国家电网公司企业标准《12kV 固体绝缘环网柜技术条件》的出炉，作为国家电网公司“十二五”的一大技术革新推广，固体绝缘环网柜越来越 受到行业的关注和青睐。业内专家探寻固体绝缘环网柜对上一代的通用产品 ——SF6 环网柜的超越与革新。

据了解，北京双杰电气股份有限公司从2005 年10 月开始进行固体绝缘 环网柜项目的研发，历时 2 年 7 个月研制成功，固体绝缘环网柜为国内首创、具有国际发明专利产品。经过四年的稳定运行，其安全、智能、环保、灵活、固体绝缘环网柜的前期调研 适合恶劣环境等优势一一得到确证。整理内业权威人士的言论，总结出固体 绝缘环网柜对 SF6 环网柜实现五大超越。

3.1 实现全绝缘

SF6 气体环网柜是以六氟化硫作为绝缘介质的，虽然经过数年的发展，不断提高质量，但实际运行过程中，经常会遇到漏气的问题，气体泄漏会对开关的运行造成极大的隐患和危险。而漏气这个问题受限于产品的设计原理，是无法根本解决的。而相对高压 GIS 设备集中便于管理，充气环网柜因其分 布广，实际运行中难以进行全方位的监督管理，也给运行带来隐患。固体绝 缘环网柜在结构原理上完全取消了 SF6 气体及相应气箱部件， 采用绝缘套筒固 化开关部件，由封闭母线连接各个回路，整体实现全封闭全绝缘。从制造上 来讲，相与相是分隔的;从电气学来讲，相间不会短路。它没有压力气箱、 泄压阀、防滑部件等，真正实现了免维护。

3.2 智能升级

随着 2010 年智能电网被写入《政府工作报告》，智能电网建设正式成为 国家的基本发展战略。配网自动化的改造，自动化控制必须要实现电动控制。 充气环网柜手动与电动结构完全不一样，将手动模式改为电动模式，极为困 难。目前诸多的充气 SF6 环网柜无法适应配网自动化改造的需要。固体绝缘环 网柜极具智能性，现场可以根据用户需求引接 PT 电源。电缆接头可实现在线 监测，给用户现场的温度值，同时数据到达控制终端，运行维护加强，为用户解决很多实用问题。双杰固体绝缘环网柜的负荷开关采用三工位负荷开关， 传统模式是先储能再利用弹簧去释放能量，而储能是一个过程，实现配网自 动化是不合理的。固体绝缘环网柜负荷开关瞬时分断，为多级配网自动化提 供保障。

3.3 杜绝 SF6 污染

据统计，现在所运行中压全密封环网柜 90%以上都依靠 SF6 气体作为绝缘 介质，这种气体在充气、运行、回收中不可避免地会存在泄漏和排放，成为 大气环境中的一大污染源。根据《联合国气候变化框架公约》和《京都议定 书》，在导致全球变暖的六种温室气体中，以 SF6 的温室效应值(GWP)最高， 是 CO2 对大气影响的 23900 倍。世界各国纷纷立法，减少甚至禁止在电力设备 中的 SF6 的使用。固体绝缘环网柜从原理制造上完全与六氟化硫气体无关，在配电网设备领域的减排环保提供基础保证。

3.4 灵活方便

传统的 SF6 的环网柜是把几组开关封装在一个气箱里面， 如有一个回路有 问题或者某一回路回路的一项有问题，那就意味着这个 SF6 环网柜不能再使用了，造成用户的极大浪费。传统的环网柜中，充气环网柜和单元环网柜都各 有优点。而固体绝缘环网柜具有拼装组合结构，灵活性非常强，兼具充气环 网柜和单元环网柜的优点。运行中，任意环网柜发生问题，都可以及时设计 回路更改方案，当场进行回路更换，对用户的使用提供了极大的方便性和灵活性，降低客户的运营和维护成本。

3.5 抗恶劣环境

固体绝缘环网柜相比 SF6 环网柜具有突出的抗恶劣环境能力，在严寒、高 原、潮湿、强风沙等恶劣环境下，适应性优势明显。如在零下 40 多度的严寒 地带 SF6 气压会降低，容易出现气体液化，用户想在寒冷期继续使用就必须在 冬天来临时及时充气保证箱体内气压在正常值范围内。固体绝缘环网柜因为 不使用 SF6 气体，所以完全没有这方面的顾虑。在高原地区，传统的 SF6 环网 柜由于大气压力的减小箱体会自动膨胀，容易导致漏气，只能保障在海拔固体绝缘环网柜的前期调研 1500-2000 米以内使用， 一旦在海拔超过 3500 米充气环网柜则不能正常使用。 而固体绝缘环网柜无压力气箱，即使在超过海拔 4000 米以上的高原都能稳定 运行。在强风沙地带，风沙很容易破坏气体环网柜的传动设备,如将齿轮和链 条卡死，导致柜子固化，影响设备的使用。而固体绝缘环网柜把整个机构全 封装，外面没有传动部件，在强风沙环境中可放心使用。在沿海或者高潮湿 地区环网柜最怕弹簧、齿轮等生锈导致设备的无法使用，固体绝缘环网柜通 过盐雾试验箱，模仿高盐高潮湿情况下的生锈测试，最后证明二十年、三十 年内不会出现生锈状况。