固体绝缘环网柜

浅谈固体绝缘环网柜的结构及优缺点浙江红苏电气科技有限责任公司（浙江柳市325604）刘辉腾一、引言

环网柜（即环网供电单元，RMU）是近几年一种新兴的、发展较快的智能电网配电设备，主要用于放射性、干线式和环网供电的开闭站、终端配电站以及户外箱式配电站等配电设备中。

环网柜的绝缘介质经历了空气绝缘、空气和SF6气体混合绝缘、SF6气体全绝缘，直到现在以环氧树脂和真空绝缘为主的固体绝缘。

固体绝缘环网柜，是采用固体绝缘材料作为主绝缘介质的环网柜，将真空灭弧室及其导电连接、隔离开关、接地开关、主母线等主导电回路单一或组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或几个具有一定功能，并可再次组合和扩展的具备全绝缘、全密封性能的模块，人可触及的表面涂覆有导电或半导电屏蔽层并可直接可靠接地的环网柜。

二、固体绝缘环网柜的特点

固体绝缘环网柜的结构设计是从符合和适应现代坚强智能电网的要求出发，具备全绝缘、全密封、模块化、小型化等主要特点。主回路部分采用单相模块设计，一方面在运行时可以完全避免相间短路故障的发生，另一方面在极大提高维修效率的同时降低维护成本。

固体绝缘环网柜从原理结构上完全取消了SF6气体以及相应的气箱零部件，彻底解决了由于气箱内部开关短路时因压力上升而引起爆炸所造成的事故，完全避免了SF6气体分解、泄漏而造成的有害气

体的排放，真正成为社会所需要的环境友好型开关产品。

固体绝缘环网柜比SF6环网柜具有更突出的抗恶劣环境的能力，在严寒、高原、潮湿、强风沙等恶劣环境下，适应性更强、更明显。同时，固体绝缘环网柜还具备绝缘、温升、机械特性等方面的在线检测功能，以满足国内坚强智能电网的要求。

三、固体绝缘环网柜的结构

目前国内外均有多家企业在研究开发固体绝缘环网柜，有的已通过型式试验，并在各地挂网运行数年。从市场上的固体绝缘环网柜可以看出，目前，固体绝缘环网柜的结构主要有以下几种：

1）只有主回路真空断路器的固体绝缘开关，如美国H&W公司。

2）真空断路器+空气绝缘的三工位隔离、接地开关，如红申电气、沈阳期沃、北京双杰等。

其中，红申电气和沈阳期沃采用的一次方案是：上隔离、上接地+真空断路器，且隔离、接地采用的是螺旋直动式结构；

红申电气沈阳期沃

北京双杰采用的是真空断路器+下隔离、下接地，且隔离、接地采用的是旋转刀闸式结构。

3）真空断路器+真空三工位隔离、接地开关，如ABB、日本日立等。

日本日立ABB

四、对现行固体绝缘环网柜的几点思考

1）固体绝缘材料。在实际运行中，由于环境的复杂性、不确定性，我们需要认真考虑环氧树脂的老化、吸潮、绝缘和发热等问题，同时在加工生产过程中，我们必须严格审核和把关固体极柱的生产工艺水平和生产工艺流程。否则，固体绝缘环网柜的绝缘隐患、故障概率及危害性可能会高于SF6气体绝缘环网柜。

2）腔体的密封问题。对于靠空气绝缘的隔离开关、接地开关，我们必须处理好相应的极柱腔体的密封问题，否则因此而引起的凝露等问题会大大降低开关的绝缘性能，造成开关故障等事故。

3）固体极柱表面涂覆导电或半导电屏蔽层。据了解，目前厂家在固体极柱表面涂覆主要有：喷锌、喷铝、涂半导电漆或包覆半导电橡胶。如果不经过分析、模拟、试验，而只是简单的涂覆，可能会造成电场分布不均、局部放电不稳定等现象，从而降低固体开关的绝缘性能，导致事故的发生。所以对固体极柱表面涂覆，我们要慎之又慎，仔细分析研究，确保真正的可靠性，否则会事与愿违、适得其反。

4）三工位真空灭弧室的应用。首先需考虑的是真空灭弧室内部各功能部位的绝缘性能及相互关联的问题；其次还要考虑真空灭弧室在各个功能位置上的动热稳定问题。

5）对于三工位隔离、接地开关，需认真考虑对应的操作机构，确保其功能位置的准确性和可靠性，并确认此操作机构与断路器操作机构、柜门的操纵顺序和联锁结构。

6）在固体绝缘开关的单相极柱设计中，要认真分析周围导电体磁场对真空灭弧室开断的影响。希望在设计的分析过程中，利用电磁场分析软件对整体单相极柱做电磁场模拟分析，合理、优化设计结构，以确保电磁场的均匀性和合理性。

五、结束语

固体绝缘环网柜是现代技术产物的结合，从其设计原理和结构特点来看，固体绝缘环网柜是一种安全、环境友好型的新型环网柜，并且特别适合在高海拔、高温差、污秽潮湿的场所使用，它将会在我国坚强的中压智能电网中扮演重要的角色。但同时，作为一种新兴的环网柜，它还不是很成熟和可靠，需要我们设计者和企业单位去研究、去探索、去验证。通过我们共同的努力，将固体绝缘环网柜演练成坚强中压智能电网中的真正主角。

对于固体绝缘环网柜目前存在的一些问题和不足，笔者希望能和同行同仁们一起探讨和研究。

六、附红苏电气固体环网柜设计生产实物图