郭建华

【摘 要】固体绝缘环网柜是以固体绝缘材料为主要介质，将外固封、绝缘母线、组合单元这三种工艺流程相结合的一种新型配电设备，是我国未来中压开关设备的主要发展方向。10kV固体绝缘环网柜有着绝缘性能好、容量大、强度高等优势，而且它不排放任何有毒物质，现已被国家电网列入选型设备，在城市配网中的应用也越来越多。但是由于其技术和工艺的不成熟还存在着诸多的隐患，因此加强对固体绝缘环网柜的技术分析十分具有必要性。

【关键词】固体绝缘环网柜 现状 技术

1 固体绝缘环网柜的发展现状

10kV固体绝缘最早在1999的日本东芝公司得以正式应用，主要是把高效率的环氧树脂浇注工艺技术应用在了24kV的固体绝缘开关柜，发展至今已经可以应用在84kV的绝缘开关柜上，并且随着技术理念的不断深入和技术工艺的不断创新，固体绝缘环网柜的开断电流存在着不同的形式。在我国，固体绝缘环网柜的发展起步较晚，但是发展的进度比较迅速。北京双杰电气有限公司早在2005年就率先进行固体绝缘环网柜的开发并在两年后取得了国际发明专利，自此正式开启了我国的固体绝缘环网柜的发展进程。随着浙江华怡、珠海电器等较大生产厂家产品的推出，固体绝缘环网柜的使用已越来越广泛，目前全国各地已经有数万台固体绝缘环网柜投入了使用，发展前景一片大好。特别是厦门电气技术有限公司于2014年在北京展出了SIRING环网柜系列产品，使我国的固体绝缘环网柜技术的开发取得了阶段性的进展。

2 固体绝缘环网柜的特性及不足

2.1 固体绝缘柜的主要特性

（1）10kV固体绝缘环网柜的一次导体全部都是以固体绝缘材料为介质采用密封包装。（2）固体绝缘环网柜的覆盖层外表的导电层要求屏蔽接地。（3）固体绝缘环网柜的主要组成部件有真空断路器、真空负荷开关和隔离开关等。断路器和真空负荷开关主要利用真空灭弧室来工作，隔离开关一般采用空气和真空两种手段来进行灭弧，为了避免在灭弧过程中受到周围的环境影响。（4）固体绝缘环网柜中应用最多的高效能绝缘材料是环氧树脂，环氧树脂的绝缘性能是空气的8倍左右，是SF6气体的3倍左右，因而可以在很大程度上实现固体绝缘环网柜的小型化。（5）固体绝缘环网柜的导电部分也全部使用固体绝缘材料密封，所以固体绝缘柜的整体散热性能不是很好，限制了其使用的电流不可过大。目前市场上的最大额定电流一般为630A及1250A。

综上所述，虽然固体绝缘环网柜的全部元件都采用固体绝缘材料，符合环保要求，减小了空间，但是需要工作人员在日常运维和检修时严格的控制好局部的放电和散热，给使用带来了隐患。

2.2 固体绝缘环网柜的不足

由于固体绝缘网柜整体上的效率和功能都优于SF6气体绝缘环网柜，因而在技术和工艺流程上也相对复杂一下，一旦某个环节出现问题，很容易引起整体的瘫痪。所以人们对于固体绝缘环网柜的技术、原材料质量、制造工艺等方面的要求都较为严格。通过近几年的不断探索，固体绝缘环网柜的发展已经越来越得到人们的肯定，但是就长远而看，还存在着很多不足和隐患，主要表现为以下几个方面：

（1）固体绝缘柜的局放问题。之前一直使用的SF6气体绝缘材料一旦泄露可以通过放电来进行自行恢复，而固体绝缘柜一旦发生放电则无法进行恢复，而且放电具有持续性，所以长时间放电以后会导致绝缘击穿并且易发生相间短路故障。（2）绝缘元件开裂问题。根据对国内外调查资料的研究分析，发现无论是早期的固体绝缘柜还是现代化的固体绝缘柜，都会由于长时间的工频振动、操作振动、撞击或受到周围环境的影响而出现开裂，从而导致安全事故的发生。（3）隔离的安全性问题。在固体绝缘环网柜中的隔离安全性问题尤为重要，目前的隔离设备主要采用传统的三工位隔离开关，而且各个部位元件都被密封固定在一起，所以造成了固体绝缘环网柜的隔离断口由动、静触头间的空气及绝缘件的爬电距离来决定。（4）绝缘材料的回收利用问题。固体绝缘环网柜所采用的绝缘材料的质量决定着整体运行的稳定性，由于固体绝缘材料的大量使用，所以在生产使用过程中会产生许多报废材料及装置，如何将这些废弃的零部件进行挑选、分离、回收和利用，在很大程度上节约资源和成本，提高固体绝缘材料的使用效率，这将是我们面临的又一挑战。

3 固体绝缘环网柜的发展趋势

（1）要尽可能的研发新的高性能的环氧树脂。环氧树脂作为最受欢迎的固体绝缘材料，能够在很大程度上提高固体绝缘环网柜的绝缘性能，并能够在一定程度上提高绝缘材料的安全性和可靠性。采用性能较高的环氧树脂来进行真空灭弧，不需要通过硅橡胶来过渡而且热传导的能力也可以得到保障。（2）在固体绝缘环网柜的设计方面，要留意前面所讲到的局部放电的问题，这里需要进行说明的是，在进行固体绝缘环网柜的设计之前要首先把各项参数确认好，保证设备所需要的耐受电压、电流和局部放电的水平在可控制的范围之内，才能大幅度提高设备的安全性。（3）环氧树脂的浇注工艺的开发和研究也是当前应该关注的热点，建议相关研究者从工艺流程方面入手来研究绝缘件的开裂及放电等问题，尽早研究出有效措施。（4）环氧树脂的稳定性也可以进行深入研究。可以通过加速老化的方法来进行实验，在环氧树脂的正常使用寿命期间，对环氧树脂进行局部放电等性能的频率检测和趋势分析，将数据进行统计和对比以便于进行下一步的研究。（5）智能化的设计。今后的发展方向可以采用较为先进的传感技术和测量技术，通过现代化的设备来将固体绝缘环网柜推向一个新的发展高度。

4 结语

当前，固体绝缘技术已经得到了市场上的认可和采用，而且在我国大部分城市也已经得到了推广和创新，随着社会关注度越来越高，人们对于固体绝缘环网柜的发展要求也越来越高，本文主要针对使用过程中出现的问题加以阐述和分析，并就未来的发展方向进行了有根据的预测和分析，希望固体绝缘环网柜的发展能够在技术和工艺上有着更大的突破，为电网发展迈入新阶段贡献力量。

参考文献：

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