國網標準固體柜與國家電網共同發展分析

薛昌繁

摘要：環境友好型經濟發展模式得到全球各國的重視為新型固體絕緣環網柜的應用提供了更廣闊的市場空間。區別于傳統利用SF6氣體作為高壓、超高壓到特高壓開關設備的熄弧和絕緣介質的方式，國網標準固體柜能夠使用環保高效的固體絕緣材料對各類環境快速適應并完成完成模塊化組合電力配置工作，具有體積小，絕緣好，結構緊湊，故障率低等顯著優勢。但是近年來國內相關技術發展較為緩慢，國家電網作為產品的主要應用方應該積極作為，引導市場多元競爭和技術高效發展，盡快與國際領先水平接軌。

關鍵詞：固體絕緣環網柜;國家電網;現狀分析;設計優化

一、引言

新型固體絕緣環網柜作為一種環境友好的新型配電重要設施已經在國家電網和南方電網中有較為廣泛的應用。目前這一配電產品主要面向12kv電壓等級的產品提供服務，核心市場為招投標平臺和用戶工程等石油、石化、鐵路相關場景。[1-2]國家從戰略層面重視固體絕緣環網柜的規劃化、市場化和創新化應用，2012年發布的《12k V固體絕緣環網柜技術條件》為固體絕緣環網柜在國家電網和南方電網系統中應用標準統一提供了可靠的參考依據。[3]此后2015年發布的《國家電網公司重點推廣新產品目錄》對固體絕緣環網柜的標準化配置與應用升級指明了發展方向，引導面向應用市場的國內外企業加快研發并設計適合規模化應用并逐漸取代傳統環境污染嚴重的SF6氣體絕緣環網柜，實現電力行業配電環節環保、高效發展。[4-5]2016年正式投入使用的《12k V固體絕緣金屬封閉開關設備和控制設備》進一步支持新型固體絕緣環網柜規模化應用與市場化發展。

二、國網標準固體柜的定義

固體絕緣環網柜是采用固體絕緣材料作為主絕緣介質，將真空滅弧室及其導電連接、隔離開關、接地開關、主 母線、分支母線等主導電回路單一或者組合 后用固體絕緣介質包覆封裝的一體化集約環網柜。[6]固體絕緣環網柜在設計上重視結構緊湊和功能分區，能夠根據實際配電需求部分激活功能、擴展式組合資源等方式在全密封的狀態下實現功能發揮，并能夠利用多層固體柜表面的導電或者半導電屏蔽層實現多層人體安全保障，以便于非專業人事快速上手使用并購避免嚴重安全事故的發生，極大地提高了電力行業與其他行業融合發展的可能性，實現配電為主的電力工作提質增效。

固體絕緣環網柜區別與傳統利用空氣或者SF6氣體部分直至全部使用經營絕緣進而開展配電工作的環網柜設計思路，實現了固體柜從空氣絕緣、空氣混合SF6氣體絕緣、全部SF6氣體絕緣發展到固體絕緣的演變路徑，使得環網柜的環境適應性極大提升，絕緣性能顯著優化、可配電區間顯著擴大、空間結構設計科學性和緊湊性顯著提升，以及故障率顯著下降，最重要的是實現了電力行業發展與環境保護相協調的發展模式，提升了配電工作的運行效率與可持續發展效能。

三、國內標準固體柜在國家電網中的發展與應用分析

從目前市場應用情況來看，固體絕緣環網柜主要服務于國家電網和南方電網兩大系統中招投標平臺和用戶工程相關的石油、石化、鐵路等相關業務場景。固體柜作為配電的重要設施之一，市場上以空氣、SF6氣體及二者混合作為介質的固體柜仍然占據主要份額，統計數據顯示固體柜的市場占有率約為1/7，匯總計算每年國內固體柜的需求量約為4萬單元。

國外固體柜生產優勢企業為瑞士的ABB、法國的施耐德、美國的吉唯達、日本的東芝、韓國的現代等。近年來國內企業在固體柜研發與市場拓展方面取得優異成績，在柜體、開關等關鍵領域實現了國產化，優勢企業為中能電氣、沈陽昊誠、廣西銀河等。[7]

近年來固體柜技術創新發展節奏有所減緩，國內企業重點發揮與國家電網深度對接的基礎信息和適配性優勢，通過技術研究也設計優化不斷縮小與國外技術領先企業的競爭實力差距，重點提升了其產品的質量可靠性、多元環境適應性、運行維護便捷性和生產管理規范性。與此同時，國家電網規范化定制和技術融合創新方面提出了指導建議與底線要求，對于固體柜市場規范經營、高效發展提供了良好條件。

四、保障國內標準固體柜在國家電網共同發展的策略分析

未來固體絕緣環網柜發展是電力行業提質增效并實現可持續發展的必然路徑，也是國內國內技術創新的重要突破方向。為提升國內企業競爭優勢，立足國家電網等實際應用需求開展定向專業設計、擴大固體絕緣環網柜的應用場景與范圍，國家電網需要和企業、市場用戶等主體高效合作。

其一是要多方合理開發新型高性能絕緣材料。目前固體柜的廣泛使用的絕緣材料為環氧樹脂，其優勢在于原料來源廣泛、成本可控且性能相對穩定，但是對陶瓷真空滅弧室進行澆注后容易出現破碎開裂情況，氣體作為絕緣材料不存在毀損更換問題，但是固體絕緣材料的斷裂會導致固體柜工作性能下降甚至喪失，嚴重影響固體柜使用的穩定性、連貫性和有效性。目前市場上可能的替代品為“聚六氫三嗪”，國家電網和相關企業必須高度重視，加快研發具絕緣性、高耐受力、成本可控、性質穩定的絕緣材料，為實現固體柜廣泛應用提供可靠材料保障。

其二是要優化澆注技術設計與操作規范。目前固體柜主要使用的固體絕緣材料為環氧樹脂，這一材料的性質決定了其澆注成型至可以用作固體柜部件的水平需要較為嚴格的澆注工藝作為支撐，原料成本不高但是制作部件工藝成本高昂導致固體柜絕緣材料的供應受限。為了解決澆注存在的高失誤率、高成本等問題，固體柜生產企業可以使用催化劑穩定形態同時控制模具溫度，保障按照注入順序依此固化并運用壓力補充塑性，提升現有技術條件下的澆注成型效率。

五、總結

總結來看，固體柜的應用符合電力行業向環境友好發展方向轉型升級的需求，具有良好的市場基礎和廣泛應用空間。但是目前固體柜的實際應用比率較高、絕緣介質有待優化、成本控制水平有待提升，為此國家電網和固體柜供應企業需要加強信息共享與創新合作，通過優化設計、提升技術、發掘材料等方式尋求更廣闊的發展空間。

參考文獻

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