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

薛昌繁

摘 要 隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展，推動了電力行業(yè)規(guī)模不斷發(fā)展壯大。而隨著電力行業(yè)發(fā)展需求背景下，針對高壓開關(guān)柜的絕緣技術(shù)應運而生，這是開關(guān)領(lǐng)域的一項重要創(chuàng)新技術(shù)。本文從固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)的背景和使用特點出發(fā)，針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的研發(fā)現(xiàn)狀和存在的問題進行分析研討，結(jié)合發(fā)展趨勢和社會需求來針對性地提出相應的措施，規(guī)劃未來固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜 固封極柱 溫度測量

中圖分類號：TM59 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0001-02

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)和相關(guān)技術(shù)研發(fā)對完善電網(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，對提升配電系統(tǒng)的安全性和可靠性帶來了積極影響。但從實際現(xiàn)況來看，環(huán)網(wǎng)柜在具體應用過程中還存在著一些技術(shù)問題亟待解決，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)和應用在一定程度上優(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)化升級的同時，對環(huán)境的有效保護也起到了重要作用。

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進行導電連接，將隔離開關(guān)、接地開關(guān)、主母線、分支母線等主導電回路以絕緣介質(zhì)進行包膜覆蓋，促使多個主導電回路能夠共同發(fā)揮其功能，以提升整個環(huán)網(wǎng)柜的使用效果，同時增強供電過程中的安全性。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)展已變成市場不可或缺的一部分，目前產(chǎn)品市場主要以國網(wǎng)系統(tǒng)、南網(wǎng)系統(tǒng)和用戶工程為主，在石油、石化、鐵路等系統(tǒng)的用量逐步提高。招標統(tǒng)計見圖1。

1.2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的特點分析

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實現(xiàn)對各開關(guān)部件進行有效固定，從而實現(xiàn)整個導電回路的全封閉和全絕緣。隔離開關(guān)、接地開關(guān)、主母線、分支母線之間是分隔的，且在供電過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)生活需求背景進行分析，電網(wǎng)建設(shè)和維護相關(guān)工作十分重要，國家也加大了電網(wǎng)建設(shè)的重視和關(guān)注，并推出相關(guān)政策來促進智能電網(wǎng)建設(shè)，要求相關(guān)電力設(shè)備設(shè)施朝著自動化方向進行改造和控制。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在使用方式方法上可以根據(jù)用戶需求來引入并連接PT電源，并針對其具體運行過程能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測，做好實時溫度測量，這在一定程度上對環(huán)網(wǎng)柜的全運行過程進行有效控制并為加強維護作業(yè)等工作提供重要助力，為用戶解決很多實用問題，為多級配網(wǎng)自動化提供保障[1]。

1.2.3環(huán)保性分析

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

1.2.4靈活性分析

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

1.2.5外部環(huán)境適應性分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具備突出的適應性，尤其是在各種惡劣環(huán)境下，其抗寒、抗潮濕、抗風沙優(yōu)勢十分明顯。相比傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在嚴寒天氣、高原地帶、風沙地區(qū)開展供電活動運行時絲毫不受外部環(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)狀來看，很多企業(yè)在針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相關(guān)產(chǎn)品所使用的仍然屬于復合絕緣。很多企業(yè)在生產(chǎn)制造過程中無論是結(jié)構(gòu)方面還是技術(shù)方面具有很強的相似性，導致固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在發(fā)展過程中難以實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。

2.2 制造技術(shù)過程不嚴謹

結(jié)合固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的制造技術(shù)進行深入分析發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中很多企業(yè)利用APG技術(shù)來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)造型復雜的絕緣件澆筑工作[2]。而從具體應用現(xiàn)況來看，APG技術(shù)在使用過程中，由于絕緣件熱脹冷縮反應，需要關(guān)注溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)應力。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)過程和質(zhì)量檢測方面仍需改善

針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的生產(chǎn)過程來看，為了實現(xiàn)有效絕緣，所使用的絕緣體在生產(chǎn)、產(chǎn)品裝配、運輸、安裝過程中很容易出現(xiàn)損傷導致其無法達到預期效果，同時也加劇了生產(chǎn)成本。部分企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品的生產(chǎn)制造方面進行了主接線簡化，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)標準和設(shè)置情況可以發(fā)現(xiàn)，其額定電流一般控制在630A，1250A，分斷電流一般控制在20—31.5kA[3]。固封極柱技術(shù)在運用過程中的主要目的就是將真空滅弧室、主導點回來以及絕緣支撐等性能進行有機結(jié)合，保證環(huán)網(wǎng)柜絕緣性能得以有效提升。對于固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品來說，固封極柱技術(shù)的有效運行對產(chǎn)品性能和使用效果的提升有著重要的促進作用。當前能夠保證固封質(zhì)量的有效措施包括針對外形尺寸的測量和檢驗、檢測固封極柱技術(shù)所使用的原材料檢測、開展各種高低溫試驗，保證關(guān)鍵技術(shù)在應用過程中能夠保證產(chǎn)品達到質(zhì)量標準。

3.2 隔離開關(guān)技術(shù)分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品中隔離開關(guān)技術(shù)的有效運用主要是針對合閘位置、隔離位置、接地位置來展開的。為了保證固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品隔離開關(guān)功能的有效實現(xiàn)，需要讓負荷開關(guān)保證有切斷負荷、隔離電路、可靠接地等性能。隔離開關(guān)技術(shù)的運行主要是針對負荷開關(guān)前增加一個三工位的隔離開關(guān)，形成明確的斷開點。

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

3.4 智能控制技術(shù)分析

當前我國電網(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，針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的未來發(fā)展創(chuàng)新也提出了更高的要求。為了實現(xiàn)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的智能有效控制，現(xiàn)在在針對環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)應用方面，開始逐漸應用帶電監(jiān)測技術(shù)，以保證對環(huán)網(wǎng)柜實現(xiàn)實時局部放電在線監(jiān)測、溫升在線監(jiān)測、干燥空氣系統(tǒng)在線監(jiān)測等。

4 結(jié)語

從固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的性能和具體應用現(xiàn)況以及未來發(fā)展方向分析可以看出，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品對國家電網(wǎng)建設(shè)有著重要促進作用，且無論從性能和使用效果來看，促進其普及應用不僅是提升智能電網(wǎng)水平的需要，也是促進環(huán)境保護的需要。相信在未來發(fā)展規(guī)劃中，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)業(yè)規(guī)模會不斷擴大，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品也會在未來發(fā)展中不斷實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新水平提升，促進產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。

參考文獻：

[1] 王樹軍.固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)性能分析[J].電氣開關(guān)，2015（02）：4-5.

[2] 蘇杭.固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜局部放電檢測技術(shù)研究[J].電子樂園，2019（02）：226-227.

[3] 張爾劍.淺談固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展狀況及關(guān)鍵技術(shù)[J].信息系統(tǒng)工程，2015（06）：65-66.