国内固体绝缘柜发展现状

国内固体绝缘柜发展现状

固体绝缘环网柜发展现状

（本稿摘录中电联输配电技术协作网固体绝缘研讨）（一）国内发展现状

1、政策背景

具有优异的绝缘和灭弧性能的SF6气体，在电力设备中应用十分广泛。

但是SF6气体是国际公认六种温室气体之一。《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SF6气体的排放是国际社会的共识。为了弥补SF6充气柜的不足，近几年在国内外市场上出现了环保型环网柜，包括：无SF6气体绝缘的环网柜、固体绝缘环网柜、复合绝缘环网柜。

目前，环保型环网柜固体是一种正进入规模应用的配电新产品，其中，固体绝缘环网柜已列入国家电网公司1285号文件及国家电网公司“十二五” 规划《国家电网公司第一批重点推广新技术目录》。文件明确提出：“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。”

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》。

2、应用现状概述

5年多来，复合绝缘环网柜更多采用固体绝缘技术，使得固体绝缘的特征在产品中显现，越来越受到行业的关注。

根据固体绝缘环网柜专业委员会会员单位提供的资料有显示，从2008年到2012年，我国固体绝缘环网柜及复合绝缘环网柜年销售量已经达到 2 万台，大部分已在电网上运行，电压等级以12kv为主，最早运行时间为2006 年，但在固体绝缘材料的外表面设置接地的地电极产品很少。产品投放的市场覆盖全国十几个地区，其中，应用量较大的有安徽和浙江、新疆等省份，其次是内蒙古、北京、西藏、山东、云南、广东、海南、贵州、四川、青海、湖北等地区，海拔4000米的西藏拉萨也有产品挂网运行。用户中非电网用户占到总用户比例的60%，从2008年到2011年每年都在按12%以上比例增力卩，2012年出现了下降，在2011年基础上下降了30%。

3、技术现状分析

固体绝缘环网柜在决议结构上是以固体绝缘材料作为外绝缘的主要部分，并辅以其它绝缘结构的环网柜，为了使真正的固体绝缘环网柜产品在设计上不受环境条件的影响，将高压带电体封闭、包覆或固封，在固体绝缘材料的外表面设置接地的地电极，以单一的固体绝缘材料作为主绝缘介质，同时还可以充分发挥固体绝缘材料击穿场强的潜能。由于在导体与地之间无空气介入，导体对地之间、相与相之间的绝缘由固体绝缘材料承担，从而提高了产品的安全性、可靠性。由此理念而进行产品设计时需要解决屏蔽及其连续性、绝缘材料表面金属化、隔离、接地电场优化等技术。

目前，国内固体绝缘环网柜已有数十种结构，但能够实现在固体绝缘材料的外表面设置接地电极的产品结构很少，结构特征主要有两大派系，第一派系：以伊顿电力设备有限公司固体绝缘环网柜技术派生出来的产品：真空断路器或真空

负荷开关+空气绝缘的隔离/接地开关。空气绝缘的隔离/接地开关运动方式又分为：刀闸旋转式和触指直动式；隔离/接地开关的运动速度由快速运动和匀速运动两种。第二派系：以日本东芝固体绝缘环网柜技术派生出来的产品：真空断路器或真空负荷开关+真空绝缘的隔离/接地开关。两大派系的区别主要在隔离/接地开关的绝缘方式的不同。

3.1第一派系，空气绝缘方式的隔离/接地开关

第一派系的固体绝缘环网柜是目前生产和使用最多的产品。绝缘结构实质上是以固体绝缘材料+大气作为外绝缘。其技术方案产品结构简单、成本低，用户比较容易接受。产品总体结构与SF6气体绝缘环网柜相似，由电缆室、母线室、机构室、开关室、仪表室组成。功能单元分为：断路器单元、负荷开关单元、组合电器单元、高压计量单元、母联到单元等组成。单元间的连接采用固体绝缘母线连接，连接工艺主要采用电缆附件连接的工艺方式，固体绝缘母线分为两种：一种是采用铜棒与硅橡胶合成的硬连接方式，另一种是采用软电缆的方式。为了适合恶劣环境条件下使用，有些产品将高压主回路再次密封在充干燥压缩空气的不锈钢密封箱体内，例如：伊顿公司的产品。

断路器单元：断路器单元的灭弧方式采用真空灭弧室灭弧，选用小型化的固封结构真空灭弧室通过压力凝胶工艺将真空灭弧室固封在开关室的绝缘箱内。开关室由相互独立的A相、B相、C相三只绝缘箱组成，又叫分箱型，也有部分企业将三相做成一个整体，又叫共箱型。绝缘箱内除真空灭弧室外还装有空气绝缘具有可见断口的隔离/接地开关，隔离/接地开关的方式分为具备接地关合能力的快速旋转运动的隔离/接地开关和不具备接地关合能力的直线运动的隔离/接地开关。根据结构布置的不同，隔离/接地开关的位置相对于断路器而言又分为上隔离和下隔离方式。操作机构室分别装有断路器和隔离/接地开关两台驱动机构，通过传动部件分别驱动断路器和隔离/接地开关实现分合闸动作并完成相互间的机械闭锁要求。可视隔离断口通常采用在绝缘箱上开孔或安装窥视镜的方式实现。

负荷开关单元：负荷开关单元与断路器单元结构完全相同，不同的是选用了负荷开关用的真空灭弧室。

组合电器单元：该单元是在负荷开关单元的基础上增加熔断器模块，更换熔断器时实现熔断器二端都接地结构复杂，在线路侧有的采用油绝缘接地开关接地。

3.2第二派系，真空绝缘的隔离/接地开关

该派系的产品与第一派系有着本质的区别，将原来的空气绝缘的隔离/接地开关改成了真空绝缘的隔离/接地开关，隔离/接地开关的功能由三工位

的真空灭弧室来完成，即真空灭弧室的隔离合闸、隔离分闸、接地合闸三个位置；真空灭弧室触头总行程一般在18~20mm之间。产品技术含量高、体积小、结构简单，但成本较高。目前，该派系的固体绝缘环网柜的结构主要有以下几种方式：

（1）真空断路器或真空负荷开关灭弧室和三工位的隔离/接地开关灭弧

室组合的方案。

该方案由6只真空灭弧构成，通过压力凝胶APG工艺固封在环氧树脂体内，由分箱和共箱结构。断路器或负荷开关的真空灭弧室主要完成短路开断和关合功能；三工位真空灭弧室主要完成导通、隔离、接地的功能，有两台驱动机构分别驱动相应的真空灭弧室。

（2）三工位灭弧室的方案

该方案由3只三工位真空灭弧室构成，三工位真空灭弧室即实现短路开

断、关合功能，也完成隔离和接地的功能，由一台三工位机构驱动。

（3）真空断路器或真空负荷开关灭弧室和专用接地开关真空灭弧室组合

的方案。

该方案由6只真空灭弧室构成，3只断路器或负荷开关真空灭弧室主要完成短路开断和关合功能，另3只真空灭弧室主要完成接地功能。

（4）断路器或负荷开关真空灭弧室和隔离开关真空灭弧室、接地开关真空灭弧组合的方案。