摘要：固体绝缘环网柜一般包括固体绝缘材料，真空灭弧室、绝缘导电连接装置、隔离装置、接地装置、主母线、分支母线等，一般主导电回路是单一或者组合后用固体绝缘介质进行包覆，封装成一个或几个具有相关功能或是可重新组合可扩展的模块，一般模块具备良好的密封性能与绝缘性能。使整个开关变得不再受外部环境所影响，最大程度的确保装置运营的稳定性和保证工作人员的人身安全，并可有效实现了装置的免维护。
关键字：绝缘材料；环网柜；应用
一、固体绝缘环网柜的基本概况
环网单元一般适用于额定电压12kV或24kV、额定频率50Hz的三相交流配电系统下，作为接受和分配电能之用，用于环网供电或者终端供电系统。环网供电单元一般在配电所、工矿企业、住宅小区、学校等配电系统，有效对配电变压器的控制与保护。
1、固体绝缘环网柜型号的组成含义：
2、固体绝缘环网柜符合标准：
IEC62271-1-2007《高压开关设备和控制设备.第一部分：通用规范》
IEC620071-200-2003《1~52KV交流金属封闭开关设备和控制设备》
GB3906-2006《3.6-40 5KV交流金属封闭开关设备和控制设备》
GB/T11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件》 GB1984-2014《高压交流断路器》
GB1985-2014《高压交流隔离开关和接地开关》
GB3804-2004 《3.6KV~40.5KV高压交流负荷开关》
DL/T404-2007《3.6KV~40.5KV交流金属封闭开关设备和控制设备》
DL/T593-2016《高压开关设备和控制设备标准的共用技术条件》
Q/GDW730-2012《12KV固体绝缘环网柜技术条件》
DL/T402-2016《高压交流断路器》
二、固体绝缘环网柜产品结构、工作原理
固体绝缘环网柜是由三种型号的开关组成，即断路器单元（又称V单元），负荷开关单元（又称C单元），组合电器单元（又称F单元），且每个单元都可以自由扩展和单独使用。将隔离开关完全密封在环氧树脂中，灭弧室也是一样，并有专用接头和母线相连。将真空灭弧室（Vacuum interruptor）和断路器（Circuit-breaker）相关的导电零件同时嵌入到环氧树脂或热塑性材料这类容易固化的固体绝缘材料中形成极柱，使整个断路器极柱成为一个整体的部件。单相间绝缘母线设计.避免相间及对地等严重故障的发生。母线可扩展设计，实现功能单元无限扩展。
（外形尺寸图）
三、固体绝缘技术的应用
固体绝缘技术一般是指中压开关设备当中的主回路通过带电部分被固体材料进行全方位包覆、密封，将高强度的电场转移到固体绝缘装置中，让固体材料承受高电位，从而达到降低周围场强的效果。固体绝缘环网柜最大特点就是使用固体绝缘材料作为主要绝缘介质，辅助材料就是真空灭弧室，主要作用就是将主回路中的高压带电体实施封闭，外表面覆有半导电或导电装置连接地层，有效接触了外界环境的干扰，开关柜变得体积小且结构紧凑。由于固体绝缘环网隔绝了装置周边的空气的灰尘及冷热空气，有效保护装置的运行寿命，有效增强设备的维护周期，降低装置的运营成本，延长高压开关柜的使用年限。
四、固体绝缘环网柜的性能特点
1、更环保。固体绝缘环网柜从原理结构上完全取消了SF6气体以及相应的气箱零部件，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，为减少六氟化硫排放提供了技术手段。固体绝缘环网柜彻底解决了由于气箱内部开关短路时因压力上升而引起爆炸所造成的事故，完全避免了SF6气体分解、泄漏而造成的有害气体的排放。
2、更安全。固体绝缘环网柜将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等有机结合为一整体，实现全绝缘、全密封、模块化、免维护结构。相间完全隔绝，具有防爆性能。对带电部件采取单相固体绝缘可以有效防止设备的内部电弧。主回路部分采用单相模块设计，一方面在运行时可以完全避免相间短路故障的发生，另一方面在极大提高维修效率的同时降低维护成本。
3、更灵活。固体绝缘环网柜在满足IP67防护等级要求的基础上实现单元拼装、单元更换、方案调换，极大地降低了运行成本，在智能化升级、内部监测、抗恶劣环境（严寒、高原、潮湿沿海、强风沙、地下等）方面有明显的技术优势。
4、更智能。固体绝缘环网柜制造厂家采用高压部件与低压部件一体化设计思想，其功能涵盖了传统意义上电力系统一次设备、二次设备的所有功能。目前，固体绝缘环网柜都能够实现手动与电动操作，配置了综合自动化控制单元，能够快速分断故障线路、减少停电范围，通讯方式灵活，支持多种通讯协议，可以轻松实现配网自动化。
五、固体绝缘环网柜的应用领域
1、低温寒冷地区：无SF6气体应用，无需考虑SF6气体低温运行问题，在-45℃下也能正常运行。
2、高原地区：无需考虑高原大气压对绝缘性能的影响。
3、强风沙地区：固体绝缘环网拒本体安全防护等级IP67，控制回路室采用特殊处理确保强风沙地区长期运行。
4、沿海潮湿地区：环氧树脂密封，抗潮湿，抗盐雾腐蚀，确保在沿海地区能长期使用。
5、高环保要求地区：SF6气体对大气温暖化影响已经高度引起重视，固体环网柜取消了SF6气体，对环境和人身无任何污染和伤害。
6、智能电网中：由于主开关都能实现电动.可对开关设备和变电站现场进行遥控、遥测、遥讯，既能进行分散控制，又能方便集中控制。
六、国内固体绝缘环网柜应进行的提升几个方面
1屏蔽技术的发展和提升，以提高产品的绝缘性能和耐侯性。减少投机及概念炒作。
2产品的安全性提升，使产品的功能能够满足用户需求，能够通过型式试验，尤其是生产的产品应与型式试验保持一致。
3可靠性提升，产品出厂试验应顺利。环氧浇注件是脆性材料，环氧浇注件的抗老化性能应得以提升。
4检验方法的提升，应按照固体绝缘环网柜运行时的电极结构进行局部放电检验、绝缘试验等。
5产品寿命终结时的材料回收技术提升。产品寿命终结时，浇注在环氧内部大量的铜、铝等材料与环氧树脂剥离困难；如果高温剥离，耗能将很高；环氧树脂的分解也较困难。
七、固体绝缘环网柜存在的技术性问题
固体绝缘环网柜作为一个新型产品，虽然有优越的性能，但由于发展历史较短，所以在技术上还存在弊端。
1、绝缘件屏蔽技术及绝缘表面喷涂技术
对于固体绝缘结构的产品，绝缘件外表面没有导电或半导电接地屏蔽层的产品，局放指标较高，相间易发生故障的概率高，相间的空气隙容易击穿或产生火花放电，特别是相间、相对地（侧板）的空气净距很小的产品，运行若干时间后，当绝缘件外表面有了污秽、潮气后更容易发生相间或相对地故障。
2、“假断口”问题
当隔离开关处于分闸状态时，断口的导电件之间的绝缘性能就由断口之间的气体和支撑绝缘件的沿面爬离共同影响。因此在设计时要对”假断口”进行电场分析和优化，采用有效的技术手段使产品的电场更均匀，降低产品工作时的电场强度。
3、绝缘元件开裂问题。根据研究分析，固体绝缘材料均会由于长时间的工频振动、操作振动、撞击或受到周围环境的影响而出现开裂，从而导致安全事故的发生。
结束语
环网供电方式在我国电网运行中发挥着重要作用，环网柜作为环网供电方式的主设备，其发展也日益迅速，随着电网建设对设备的安全性能和环保要求越来越高，配电设备的演变和发展也在与时俱进。固体绝缘环网柜与其他形式的环网柜相比，有其独特的优点和不足，发展固体绝缘环网柜还需要进一步的提高目前的固封技术和绝缘设计水平，解决应用中存在的短板，发挥优势，才能在日新月异的革新中得以长久的、大范围的应用。
论文作者:崔旭东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/6
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