固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜研發(fā)中的若干技術問題

薛昌繁

（浙江申恒電力設備有限公司，浙江樂清 325600）

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的出現(xiàn)和相關技術研發(fā)對完善電網(wǎng)建設工程十分重要，從技術內容上看，環(huán)網(wǎng)柜的技術研發(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，相關的產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術研發(fā)趨于成熟，在完善電力行業(yè)建設和優(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、接地開關、主母線、分支母線等主導電回路以絕緣介質進行包膜覆蓋，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。

圖1 2019 年國網(wǎng)公司1-9 月份環(huán)網(wǎng)柜招標統(tǒng)計，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)柜在結構和原材料組成方面采用絕緣套筒來實現(xiàn)對各開關部件進行有效固定，從而實現(xiàn)整個導電回路的全封閉和全絕緣。隔離開關、接地開關、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。

1.2.2 智能性分析

結合人民生產(chǎn)生活需求背景進行分析，電網(wǎng)建設和維護相關工作十分重要，國家也加大了電網(wǎng)建設的重視和關注，并推出相關政策來促進智能電網(wǎng)建設，要求相關電力設備設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實現(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)柜在技術設計方面，由于是將幾組開關封裝在一起，如果某一回路或開關出現(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。而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在原理組成設計方面采取了拼裝結構設計，打破了傳統(tǒng)環(huán)網(wǎng)柜的封裝設計，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，其封裝結構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 相關產(chǎn)業(yè)單位未能做到技術和結構創(chuàng)新

從固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相關產(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構方面還是技術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)技術創(chuàng)新。

2.2 制造技術過程不嚴謹

結合固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的制造技術進行深入分析發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)過程中很多企業(yè)利用APG 技術來實現(xiàn)結構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 技術在使用過程中，由于絕緣件熱脹冷縮反應，需要關注溫度變化所產(chǎn)生的內應力。因此，在相關制造技術方面，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)關鍵技術分析

3.1 固封極柱技術分析

結合固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品的參數(shù)標準和設置情況可以發(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、檢測固封極柱技術所使用的原材料檢測、開展各種高低溫試驗，保證關鍵技術在應用過程中能夠保證產(chǎn)品達到質量標準。

3.2 隔離開關技術分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品中隔離開關技術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)品隔離開關功能的有效實現(xiàn)，需要讓負荷開關保證有切斷負荷、隔離電路、可靠接地等性能。隔離開關技術的運行主要是針對負荷開關前增加一個三工位的隔離開關，形成明確的斷開點。

3.3 操作方面的技術研究分析

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品在使用過程中可以發(fā)現(xiàn)，其內部操作機構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)柜操作結構的優(yōu)化創(chuàng)新過程中，需要改進和完善操作結構。目前發(fā)現(xiàn)的適合環(huán)網(wǎng)柜的新操作機構為永磁操作機構。相比彈簧結構，永磁操作機構重量輕，操作方便，節(jié)能效果明顯，有效簡化了操作結構元件裝置構造。

3.4 智能控制技術分析

當前我國電網(wǎng)發(fā)展水平日益提升，且電網(wǎng)建設更趨向于智能化發(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)柜的技術應用方面，開始逐漸應用帶電監(jiān)測技術，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)技術創(chuàng)新水平提升，促進產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。