固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜研發(fā)中的若干技術(shù)問(wèn)題

薛昌繁

（浙江申恒電力設(shè)備有限公司，浙江樂(lè)清 325600）

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)和相關(guān)技術(shù)研發(fā)對(duì)完善電網(wǎng)建設(shè)工程十分重要，從技術(shù)內(nèi)容上看，環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)研發(fā)和投入有效改變了電網(wǎng)供電方式，促使電網(wǎng)連接成環(huán)形，對(duì)提升配電系統(tǒng)的安全性和可靠性帶來(lái)了積極影響。但從實(shí)際現(xiàn)況來(lái)看，環(huán)網(wǎng)柜在具體應(yīng)用過(guò)程中還存在著一些技術(shù)問(wèn)題亟待解決，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)和應(yīng)用在一定程度上優(yōu)化完善了環(huán)形連接供電方式，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)研發(fā)趨于成熟，在完善電力行業(yè)建設(shè)和優(yōu)化升級(jí)的同時(shí)，對(duì)環(huán)境的有效保護(hù)也起到了重要作用。

1 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)容概述和特點(diǎn)分析

1.1 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜定義概述

相比普通環(huán)網(wǎng)柜，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜主要采用固體絕緣材料來(lái)進(jìn)行導(dǎo)電連接，將隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、主母線(xiàn)、分支母線(xiàn)等主導(dǎo)電回路以絕緣介質(zhì)進(jìn)行包膜覆蓋，促使多個(gè)主導(dǎo)電回路能夠共同發(fā)揮其功能，以提升整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜的使用效果，同時(shí)增強(qiáng)供電過(guò)程中的安全性。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是隨著固體絕緣技術(shù)和絕緣材料的發(fā)展而誕生的產(chǎn)品，經(jīng)歷15 年的發(fā)展已變成市場(chǎng)不可或缺的一部分，目前產(chǎn)品市場(chǎng)主要以國(guó)網(wǎng)系統(tǒng)、南網(wǎng)系統(tǒng)和用戶(hù)工程為主，在石油、石化、鐵路等系統(tǒng)的用量逐步提高。招標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 2019 年國(guó)網(wǎng)公司1-9 月份環(huán)網(wǎng)柜招標(biāo)統(tǒng)計(jì)，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜占8%

1.2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的特點(diǎn)分析

1.2.1 絕緣性分析

相比傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在結(jié)構(gòu)和原材料組成方面采用絕緣套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各開(kāi)關(guān)部件進(jìn)行有效固定，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)導(dǎo)電回路的全封閉和全絕緣。隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、主母線(xiàn)、分支母線(xiàn)之間是分隔的，且在供電過(guò)程中能夠有效降低短路現(xiàn)象出現(xiàn)，從而保證環(huán)網(wǎng)柜的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2.2 智能性分析

結(jié)合人民生產(chǎn)生活需求背景進(jìn)行分析，電網(wǎng)建設(shè)和維護(hù)相關(guān)工作十分重要，國(guó)家也加大了電網(wǎng)建設(shè)的重視和關(guān)注，并推出相關(guān)政策來(lái)促進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，要求相關(guān)電力設(shè)備設(shè)施朝著自動(dòng)化方向進(jìn)行改造和控制。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在使用方式方法上可以根據(jù)用戶(hù)需求來(lái)引入并連接PT 電源，并針對(duì)其具體運(yùn)行過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，做好實(shí)時(shí)溫度測(cè)量，這在一定程度上對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的全運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行有效控制并為加強(qiáng)維護(hù)作業(yè)等工作提供重要助力，為用戶(hù)解決很多實(shí)用問(wèn)題，為多級(jí)配網(wǎng)自動(dòng)化提供保障[1]。

1.2.3 環(huán)保性分析

傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜在運(yùn)行和使用過(guò)程中由于涉及到各類(lèi)氣體的泄漏和排放，在一定程度上造成了大氣環(huán)境污染，不利于環(huán)境保護(hù)。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜從原理制造上并不會(huì)造成大氣污染排放，也不會(huì)產(chǎn)生污染物。相比傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在使用過(guò)程中能夠有效促進(jìn)節(jié)能減排工作的推進(jìn)。

1.2.4 靈活性分析

傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜在技術(shù)設(shè)計(jì)方面，由于是將幾組開(kāi)關(guān)封裝在一起，如果某一回路或開(kāi)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)故障而無(wú)法使用，嚴(yán)重影響了供電建設(shè)。而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在原理組成設(shè)計(jì)方面采取了拼裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，打破了傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的封裝設(shè)計(jì)，使其更具靈活性。

1.2.5 外部環(huán)境適應(yīng)性分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具備突出的適應(yīng)性，尤其是在各種惡劣環(huán)境下，其抗寒、抗潮濕、抗風(fēng)沙優(yōu)勢(shì)十分明顯。相比傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在嚴(yán)寒天氣、高原地帶、風(fēng)沙地區(qū)開(kāi)展供電活動(dòng)運(yùn)行時(shí)絲毫不受外部環(huán)境影響，其封裝結(jié)構(gòu)能夠保證固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在各種惡劣環(huán)境下可以放心使用。

2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題分析

2.1 相關(guān)產(chǎn)業(yè)單位未能做到技術(shù)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

從固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，很多企業(yè)在針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相關(guān)產(chǎn)品所使用的仍然屬于復(fù)合絕緣。很多企業(yè)在生產(chǎn)制造過(guò)程中無(wú)論是結(jié)構(gòu)方面還是技術(shù)方面具有很強(qiáng)的相似性，導(dǎo)致固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在發(fā)展過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。

2.2 制造技術(shù)過(guò)程不嚴(yán)謹(jǐn)

結(jié)合固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的制造技術(shù)進(jìn)行深入分析發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過(guò)程中很多企業(yè)利用APG 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜的絕緣件澆筑工作[2]。而從具體應(yīng)用現(xiàn)況來(lái)看，APG 技術(shù)在使用過(guò)程中，由于絕緣件熱脹冷縮反應(yīng)，需要關(guān)注溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。因此，在相關(guān)制造技術(shù)方面，需要企業(yè)不斷完善環(huán)氧材料的性能，以及穩(wěn)定和提高局部的放電水平。

2.3 生產(chǎn)過(guò)程和質(zhì)量檢測(cè)方面仍需改善

針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，為了實(shí)現(xiàn)有效絕緣，所使用的絕緣體在生產(chǎn)、產(chǎn)品裝配、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中很容易出現(xiàn)損傷導(dǎo)致其無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，同時(shí)也加劇了生產(chǎn)成本。部分企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品的生產(chǎn)制造方面進(jìn)行了主接線(xiàn)簡(jiǎn)化，并減少了部分元件功能，然而這種方式又影響了產(chǎn)品使用的穩(wěn)定性和安全性。

3 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 固封極柱技術(shù)分析

結(jié)合固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)置情況可以發(fā)現(xiàn)，其額定電流一般控制在630A，1250A，分?jǐn)嚯娏饕话憧刂圃?0—31.5kA[3]。固封極柱技術(shù)在運(yùn)用過(guò)程中的主要目的就是將真空滅弧室、主導(dǎo)點(diǎn)回來(lái)以及絕緣支撐等性能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，保證環(huán)網(wǎng)柜絕緣性能得以有效提升。對(duì)于固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，固封極柱技術(shù)的有效運(yùn)行對(duì)產(chǎn)品性能和使用效果的提升有著重要的促進(jìn)作用。當(dāng)前能夠保證固封質(zhì)量的有效措施包括針對(duì)外形尺寸的測(cè)量和檢驗(yàn)、檢測(cè)固封極柱技術(shù)所使用的原材料檢測(cè)、開(kāi)展各種高低溫試驗(yàn)，保證關(guān)鍵技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中能夠保證產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品中隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)的有效運(yùn)用主要是針對(duì)合閘位置、隔離位置、接地位置來(lái)展開(kāi)的。為了保證固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品隔離開(kāi)關(guān)功能的有效實(shí)現(xiàn)，需要讓負(fù)荷開(kāi)關(guān)保證有切斷負(fù)荷、隔離電路、可靠接地等性能。隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)的運(yùn)行主要是針對(duì)負(fù)荷開(kāi)關(guān)前增加一個(gè)三工位的隔離開(kāi)關(guān)，形成明確的斷開(kāi)點(diǎn)。

3.3 操作方面的技術(shù)研究分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品在使用過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部操作機(jī)構(gòu)主要是通過(guò)彈簧裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種裝置在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)有很多局限性，會(huì)對(duì)使用效果產(chǎn)生不利影響。因此在針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜操作結(jié)構(gòu)的優(yōu)化創(chuàng)新過(guò)程中，需要改進(jìn)和完善操作結(jié)構(gòu)。目前發(fā)現(xiàn)的適合環(huán)網(wǎng)柜的新操作機(jī)構(gòu)為永磁操作機(jī)構(gòu)。相比彈簧結(jié)構(gòu)，永磁操作機(jī)構(gòu)重量輕，操作方便，節(jié)能效果明顯，有效簡(jiǎn)化了操作結(jié)構(gòu)元件裝置構(gòu)造。

3.4 智能控制技術(shù)分析

當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展水平日益提升，且電網(wǎng)建設(shè)更趨向于智能化發(fā)展，針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的未來(lái)發(fā)展創(chuàng)新也提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的智能有效控制，現(xiàn)在在針對(duì)環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)應(yīng)用方面，開(kāi)始逐漸應(yīng)用帶電監(jiān)測(cè)技術(shù)，以保證對(duì)環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)局部放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、溫升在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、干燥空氣系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)等。

4 結(jié)語(yǔ)

從固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的性能和具體應(yīng)用現(xiàn)況以及未來(lái)發(fā)展方向分析可以看出，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品對(duì)國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)有著重要促進(jìn)作用，且無(wú)論從性能和使用效果來(lái)看，促進(jìn)其普及應(yīng)用不僅是提升智能電網(wǎng)水平的需要，也是促進(jìn)環(huán)境保護(hù)的需要。相信在未來(lái)發(fā)展規(guī)劃中，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)業(yè)規(guī)模會(huì)不斷擴(kuò)大，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品也會(huì)在未來(lái)發(fā)展中不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新水平提升，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。