固体绝缘环网柜渐成智能配电网新兴主力军

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电网在人类经济生产生活中的地位和作用越来越重要，电网正成为全球创新活动最活跃的领域之一，坚强环保的智能电网将为人类的可持续发展提供坚实的保障，建设坚强环保的智能电网也就成为人类今天面临的最重要创新任务之一。配电网在电网中处于重要的地位，进行强有力的技术创新，加快建设坚强环保的智能配电网的步伐成为配电技术供应商和配电网建设企业的重要任务。诞生于20世纪70年代的环网柜为配电系统的建设提供了新的力量，配电技术供应商和应用单位在数十年来对环网柜进行了持续的创新和应用推广，经过了数次具有重大意义的创新升级，在配电网络系统中起到了日益突出的作用。

　　随着科学技术的不断进步，人类对配电产品的要求越来越高，环保、节能、智能、免维护、高可靠性和低成本等成为环网柜的发展方向，在这种背景下，固体绝缘环网柜应运而生。进入21世纪后，数家具有发明创造能力的中国民族企业在中国首创了固体绝缘环网柜这种全新的产品，为在新时期建设坚强环保的智能配电网提供了全新的技术支撑和产品保障。经过5年左右的积极推广和应用，固体绝缘环网柜在我国正进入大规模推广应用的阶段，成为建设坚强环保的智能配电网的新主力。

　　环网柜的发展历程

　　环网柜（环网供电单元，RMU）最早出现于1978年，当时德国Driescher公司在汉诺威工业博览会上展出了世界上第一台SF6环网柜，此后众多公司开发出自己独具特色的环网柜。

　　新生的环网柜用于分合负荷电流、开断短路电流及变压器空载电流，一定距离架空线路、电缆线路的充电电流，它起控制和保护作用，是环网供电和终端供电的重要开关设备。环网柜核心部件是负荷开关和熔断器，具有结构简单、体积小、价格低、可提高供电参数和性能以及供电安全等优点。环网柜大量使用在城市电网的终端，配电方式灵活扩展性好，快速进入大规模应用，因而近年来获得了很大的发展。

　　随着环网柜的快速推广应用，用户对环网柜提出了新的要求，而随着相关技术的进步，环网柜的设计、生产和制造技术也在不断的发展和进步，采用的绝缘介质日益丰富，所覆盖的电压等级进一步拓宽。

　　环网柜的绝缘介质经历了空气绝缘、空气和SF6气体混合绝缘、SF6气体全绝缘，最后到固体绝缘的过程。

　　空气绝缘环网柜。这种环网柜以空气为主绝缘，主开关采用产气式、压气式或真空负荷开关，负荷开关有侧装和正装，操作机构正面安装。空气绝缘环网柜体积较大，主开关如选用真空负荷开关，设计时负荷开关前须再加上一个隔离开关。

　　空气和SF6气体混合绝缘环网柜。该产品主开关一般选用SF6负荷开关，设计时将其置于全密封的环氧树脂或不锈钢壳体中，内充低压力的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质。其他的一次高压带电部件如一次母排、一次连接电缆、电压/电流互感器和避雷器等安装在空气中。空气和SF6气体混合绝缘环网柜具有优异的电气性能，开关柜体积要比同类型的空气绝缘环网柜小很多，可实现三工位。开关柜功能齐全、组合方便且易于实现配网自动化。

　　SF6气体全绝缘环网柜。该产品将高压带电导体（三工位开关和连接母线等）全部密封在充低压力SF6气体的不锈钢壳体中，以SF6气体作为绝缘与灭弧介质。不锈钢外壳强度好、防腐能力强、散热性能好并且可靠接地，能保证人身安全。为方便维护与更换，操作机构与高压限流熔断器安装在空气中。该环网柜还采用预制式硅橡胶绝缘的电缆终端实现电缆的插接，减小了体积，提高了安装的方便性和维护的安全性。

　　固体绝缘环网柜。大约在2007年前后，国内企业率先推出了固体绝缘环网柜。该环网柜取消了压力容器的应用，开关本体的内绝缘与灭弧采用真空介质，外绝缘采用绝缘筒固化开关部件，由封闭母线连接各个回路。绝缘筒采用固封极柱技术，将真空灭弧室、主导电回路和绝缘支撑等有机结合为一体，实现全绝缘、全密封和免维护结构。绝缘筒采用环氧树脂材料制成，母线采用硅橡胶材料进行封装。这种结构由于隔绝了空气、水气、灰尘及冷热气源，有效地减缓了电源体的腐蚀。

　　固体绝缘环网柜由北京双杰电气股份有限公司在国内率先提出，历时2年7个月时间研制成功，填补了国内空白，获得了国际发明专利和四项国内发明专利，国内其他的企业也陆续推出了这种产品。

　　建设坚强环保智能配电网的理想产品

　　现代配电网的新特点是安全、环保和智能，而固体绝缘环网柜采用极柱固封技术，取消SF6压力气体的应用，在安全、智能、灵活、环保、抗恶劣环境等方面较传统环网柜都具有显著提升，非常适合当前中国正在大力推进的坚强智能电网建设。

　　设备的安全是智能配电网安全稳定运行和对社会可靠供电的重要基础。目前最常用的充气环网柜是SF6气体环网柜，以六氟化硫为绝缘介质，在实际运行过程中，经常会遇到漏气问题，对开关的运行造成极大的隐患和危险。相对高压GIS设备集中便于管理，充气环网柜因其分布广，实际运行中难以进行全方位的监督管理，也给运行带来隐患。固体绝缘环网柜在结构原理上完全取消了SF6气体及相应气箱部件，采用绝缘套筒固化开关部件，由封闭母线连接各个回路，整体实现全封闭全绝缘。从制造上来讲，相与相是分隔；从电气学来讲，相间不会短路。它没有压力气箱、泄压阀、防滑部件等，真正实现了免维护。

　　坚强是智能电网的基础和保障。固体绝缘环网柜相比SF6环网柜具有突出的抗恶劣环境能力，在严寒、高原、潮湿、强风沙等恶劣环境下，适应性优势明显。遇到零下40多度的天气时，SF6环网柜的SF6会液化，气箱内的气压也随之变低，导致绝缘和灭弧性能下降。处于海拔高的位置时，SF6环网柜因大气压力的减小箱体自动膨胀，产生漏气，造成短路。固体绝缘环网柜完全没有这方面的顾虑。固体绝缘环网柜把整个机构全封装，外面没有传动部件，在强风沙环境中可放心使用。在沿海或者高潮湿地区环网柜最怕弹簧、齿轮等生锈导致设备的无法使用，固体绝缘环网柜通过盐雾试验箱，模仿高盐高潮湿情况下的生锈测试，最后证明二十年、三十年内不会出现生锈状况。

　　作为转变电网发展方式的一次重大创新，智能电网对环保也提出了严格的要求。目前现在所运行中压全密封环网柜90%以上都依靠SF6气体作为绝缘介质，这种气体在充气、运行、回收中不可避免地会存在泄漏和排放，成为大气环境中的一大污染源。世界各国纷纷立法，减少甚至禁止在电力设备中的SF6的使用。固体绝缘环网柜从原理制造上完全与六氟化硫气体无关，为配电网设备领域的减排环保提供了基础保证，十分符合智能电网建设要求的。

　　配网自动化的改造，自动化控制必须要实现电动控制。充气环网柜手动与电动结构完全不一样，将手动模式改为电动模式，极为困难。目前诸多的充气SF6环网柜无法适应配网自动化改造的需要。固体绝缘环网柜极具智能性，现场可以根据用户需求引接PT电源。电缆接头可实现在线监测，给用户现场的温度值，同时数据到达控制终端，运行维护加强，为用户解决很多实用问题。固体绝缘环网柜负荷开关瞬时分断，为多级配网自动化提供保障。

　　经过5年的设计、制造能力的提升和小规模的应用，固体绝缘环网柜得到了各方的重视，并获得了可贵的一线工程应用经验。2010年，西藏各供电局在老城区电网改造中购置了30台北京双杰电气股份有限公司生产的固体绝缘环网柜，使用两年多没有出现过一起安全事故，创造了环网柜在高寒地区稳定运行的奇迹。固体绝缘环网柜完全适应高原地区气候环境使用，相比传统的SF6环网柜，其抗高寒等恶劣环境能力优势明显。

　　近期，固体绝缘环网柜列入国家电网公司1285号文件及国家电网公司“十二五”规划，并成为国家电网公司的企业标准，规定在新增的环网柜投资中固体绝缘环网柜要达到一定的比重。另一方面，以北京双杰电气股份有限公司为代表的国内固体绝缘环网柜生产制造企业已具备了较强的研发和制造能力，走在世界的前列。

　　中国配电市场的固体绝缘环网柜正进入大规模推广应用的时期，将在智能配电网的建设中扮演突出的角色，成为坚强环保智能电网建设的新兴主力军。
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