固體絕緣環網柜研發中的若干技術問題

薛昌繁

摘 要 隨著經濟社會不斷發展，推動了電力行業規模不斷發展壯大。而隨著電力行業發展需求背景下，針對高壓開關柜的絕緣技術應運而生，這是開關領域的一項重要創新技術。本文從固體絕緣環網柜出現的背景和使用特點出發，針對固體絕緣環網柜的研發現狀和存在的問題進行分析研討，結合發展趨勢和社會需求來針對性地提出相應的措施，規劃未來固體絕緣環網柜的發展方向。

關鍵詞 固體絕緣環網柜 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

固體絕緣環網柜的出現和相關技術研發對完善電網建設工程十分重要，從技術內容上看，環網柜的技術研發和投入有效改變了電網供電方式，促使電網連接成環形，對提升配電系統的安全性和可靠性帶來了積極影響。但從實際現況來看，環網柜在具體應用過程中還存在著一些技術問題亟待解決，固體絕緣環網柜的出現和應用在一定程度上優化完善了環形連接供電方式，相關的產業發展和技術研發趨于成熟，在完善電力行業建設和優化升級的同時，對環境的有效保護也起到了重要作用。

1 固體絕緣環網柜內容概述和特點分析

1.1 固體絕緣環網柜定義概述

相比普通環網柜，固體絕緣環網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揮其功能，以提升整個環網柜的使用效果，同時增強供電過程中的安全性。固體絕緣環網柜是隨著固體絕緣技術和絕緣材料的發展而誕生的產品，經歷15年的發展已變成市場不可或缺的一部分，目前產品市場主要以國網系統、南網系統和用戶工程為主，在石油、石化、鐵路等系統的用量逐步提高。招標統計見圖1。

1.2 固體絕緣環網柜的特點分析

1.2.1絕緣性分析

相比傳統環網柜，固體絕緣環網柜在結構和原材料組成方面采用絕緣套筒來實現對各開關部件進行有效固定，從而實現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象出現，從而保證環網柜的正常運轉。

1.2.2智能性分析

結合人民生產生活需求背景進行分析，電網建設和維護相關工作十分重要，國家也加大了電網建設的重視和關注，并推出相關政策來促進智能電網建設，要求相關電力設備設施朝著自動化方向進行改造和控制。固體絕緣環網柜在使用方式方法上可以根據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在線監測，做好實時溫度測量，這在一定程度上對環網柜的全運行過程進行有效控制并為加強維護作業等工作提供重要助力，為用戶解決很多實用問題，為多級配網自動化提供保障[1]。

1.2.3環保性分析

傳統環網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境污染，不利于環境保護。固體絕緣環網柜從原理制造上并不會造成大氣污染排放，也不會產生污染物。相比傳統環網柜，固體絕緣環網柜在使用過程中能夠有效促進節能減排工作的推進。

1.2.4靈活性分析

傳統環網柜在技術設計方面，由于是將幾組開關封裝在一起，如果某一回路或開關出現問題，就會導致整個環網柜出現故障而無法使用，嚴重影響了供電建設。而固體絕緣環網柜在原理組成設計方面采取了拼裝結構設計，打破了傳統環網柜的封裝設計，使其更具靈活性。

1.2.5外部環境適應性分析

固體絕緣環網柜具備突出的適應性，尤其是在各種惡劣環境下，其抗寒、抗潮濕、抗風沙優勢十分明顯。相比傳統環網柜，固體絕緣環網柜在嚴寒天氣、高原地帶、風沙地區開展供電活動運行時絲毫不受外部環境影響，其封裝結構能夠保證固體絕緣環網柜在各種惡劣環境下可以放心使用。

2 固體絕緣環網柜發展現狀及存在的問題分析

2.1 相關產業單位未能做到技術和結構創新

從固體絕緣環網柜相關產業發展現狀來看，很多企業在針對固體絕緣環網柜相關產品所使用的仍然屬于復合絕緣。很多企業在生產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，導致固體絕緣環網柜在發展過程中難以實現技術創新。

2.2 制造技術過程不嚴謹

結合固體絕緣環網柜的制造技術進行深入分析發現，在生產過程中很多企業利用APG技術來實現結構造型復雜的絕緣件澆筑工作[2]。而從具體應用現況來看，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生的內應力。因此，在相關制造技術方面，需要企業不斷完善環氧材料的性能，以及穩定和提高局部的放電水平。

2.3 生產過程和質量檢測方面仍需改善

針對固體絕緣環網柜的生產過程來看，為了實現有效絕緣，所使用的絕緣體在生產、產品裝配、運輸、安裝過程中很容易出現損傷導致其無法達到預期效果，同時也加劇了生產成本。部分企業為了降低生產成本，針對固體絕緣環網柜產品的生產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品使用的穩定性和安全性。

3 固體絕緣環網柜研發關鍵技術分析

3.1 固封極柱技術分析

結合固體絕緣環網柜產品的參數標準和設置情況可以發現，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，保證環網柜絕緣性能得以有效提升。對于固體絕緣環網柜產品來說，固封極柱技術的有效運行對產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品達到質量標準。

3.2 隔離開關技術分析

固體絕緣環網柜產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網柜產品隔離開關功能的有效實現，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

固體絕緣環網柜產品在使用過程中可以發現，其內部操作機構主要是通過彈簧裝置來實現的，這種裝置在實際應用過程中會有很多局限性，會對使用效果產生不利影響。因此在針對固體絕緣環網柜操作結構的優化創新過程中，需要改進和完善操作結構。目前發現的適合環網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

當前我國電網發展水平日益提升，且電網建設更趨向于智能化發展，針對固體絕緣環網柜的未來發展創新也提出了更高的要求。為了實現固體絕緣環網柜的智能有效控制，現在在針對環網柜的技術應用方面，開始逐漸應用帶電監測技術，以保證對環網柜實現實時局部放電在線監測、溫升在線監測、干燥空氣系統在線監測等。

4 結語

從固體絕緣環網柜的性能和具體應用現況以及未來發展方向分析可以看出，固體絕緣環網柜產品對國家電網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水平的需要，也是促進環境保護的需要。相信在未來發展規劃中，固體絕緣環網柜產業規模會不斷擴大，固體絕緣環網柜產品也會在未來發展中不斷實現技術創新水平提升，促進產業蓬勃發展。

參考文獻：

[1] 王樹軍.固體絕緣環網柜技術性能分析[J].電氣開關，2015（02）：4-5.

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

[3] 張爾劍.淺談固體絕緣環網柜的發展狀況及關鍵技術[J].信息系統工程，2015（06）：65-66.