摘要：在当今时代，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。固体绝缘开关柜采用固体绝缘材料作为主绝缘介质，将主导电回路单一或组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或几个具有一定功能、并可再次组合和扩展，具备全绝缘、全密封性能的模块，从原理结构上完全取消了SF6气体以及相应的气箱零部件，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，真正成为社会所需要的环境友好型开关产品。
关键词：固体绝缘开关柜；固体绝缘技术；隔离开关；接地开关
1开关柜的基本结构
本文谈到的固体绝缘技术，也就是使用的一定的固体绝缘物质对里面的开关等设备进行包装和密封，是起到绝缘隔离作用，还需要具备的功能就是能够起到散热和连接的作用。
在对固体绝缘设备进行设计的时候，要严格要求其对电场的屏蔽作用，对于电场分离还可以通过优化电极来加强，最后的效果就是提高绝缘介质的绝缘作用。固体绝缘材料有一个缺陷就是散热条件比较差，这对回路同流能力有很大的影响，所以为了解决这一问题就需要从源头解决，也就是减少导体的散热，另一方面还要加强散热结构的构建。
主要由母线室、开关室、仪表室、操作机构室以及电缆室，核心部件主要是母线和主操作机构。母线采用硅橡胶实现全绝缘全密封结构，赋予了这种材料耐高温、耐辐射和耐臭氧性能，由于抗环境老化，极适宜于户外。封闭母线位于绝缘筒下方。负荷开关、组合电器、断路器的操作机构采用标准模块化结构，平稳地实现手动、电动、自动化升级改造。
主操作机构主要由弹簧操作机构、隔离与接地开关操作机构和弹簧操作机构组成，能进行电动与手动操作，升级便捷。
2固体绝缘隔离开关技术
2.1空气断口隔离开关
空气断口隔离开关按结构形式分为刀闸式和直动式，刀闸式隔离开关结构较简单，直动式隔离开关结构较复杂。固体绝缘开关柜采用的空气绝缘隔离开关，与传统意义的空气绝缘隔离开关又有所不同，传统空气绝缘隔离开关裸露在空气中，易受外界环境的影响，固体绝缘开关柜将空气绝缘隔离开关设置在密封腔内，提高了环境适应能力。
采用空气绝缘隔离开关的固体绝缘环网柜尺寸不具备优势，并且隔离开关型腔对密封要求高，但其由于技术成熟，用户接受度高，因此目前仍是市场的主流。
2.2真空断口隔离开关
根据中压开关设备常规设计思路，一般不会考虑真空隔离开关，绝缘与隔离只能选择SF6、空气，而真空只能作为开关的灭弧介质。
根据GB/T11022-2011《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》，隔离开关是“在分闸位置能够按照规定的要求提供隔离断口的机械开关装置”。按GB1985-1985《高压交流隔离开关和接地开关》：“为了安全，隔离开关的设计应使得从其一侧的端子到另一侧任一端子不会流过危险的泄漏电流。当运行中用可靠的接地连接将所有泄漏电流引入地下或所用的绝缘材料能有效地防止污秽时，则这一安全要求已经满足”。“位置指示应能识别隔离开关或接地开关的工作位置。对于分闸位置，如果满足下列条件之一，则这个要求已经满足：第一、隔离断口或间隙明显可见；第二、保证隔离断口或间隙的每一个动触头的位置由可靠、看得见的位置指示装置指示。”通过解读标准，如果真空开关设备增加对地泄漏电流保护及污秽工况下的真空灭弧室外绝缘保护，如果真空灭弧室配可靠的分合位置指示器，则真空开关用于隔离功能将毫无标准障碍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前采用真空绝缘隔离开关的固体绝缘环网柜已经推出，但并没有得到用户认可，要想说服用户接受真空隔离开关，一方面用户要接受用分合位置指示器代替传统的可见断口，另一方面必须让用户相信真空开关管的真空度在寿命周期内是稳定的。
3固体绝缘开关柜接地开关
按照技术条件对接地的要求，“接地开关应至少能耐受二次额定短路关合电流的作用（有此功能要求的）”。在固体绝缘环网柜中，根据主功能元件的位置设置不同采用不同等级的接地开关。例如，三工位开关（集成隔离、接地开关）设置在主母线侧时，由于真空灭弧室承担了接地快速关合功能，则采用E0级接地开关即可。如果三工位开关设置在馈线侧时，则接地开关至少应采用E1级。接地开关根据绝缘介质不同可分为真空接地开关和空气接地开关，目前这两种形式的接地开关都有应用。
4开关柜绝缘结构改进设计
4.1绝缘筒
绝缘筒是固体环网柜核心部件，绝缘筒中固封三工位真空灭弧室，灭弧室与绝缘一体化。相与相是分离的，相间隔离绝缘。绝缘筒采用美国GE进口环氧树脂制作。采用固封极柱技术，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、免维护结构，同时也实现单元可拆换结构。采用绝缘筒固封，可以解决灭弧室外表不受周围环境的污染，对绝缘性能、防污秽、防凝露能力都有极大地提高，同时提高了耐臭氧、抗紫外线、抗老化能力和机械强度。真空灭弧室外层有真空浇注填充物，外部再配有密封的环氧树脂，加强了对真空灭弧室的保护。
4.2可分离插接式终端（包括出线电缆连接和避雷器）
可分离插接式终端分为两个部分，左边是电缆连接T型头，右侧是避雷器T型头。在对出线电缆的电缆头进行设计的时候一般采用可触摸的插接式的电缆头（左侧T型头）其结构主要有绝缘层和半导体电层构成，其材料都采用进口的液态硅橡胶，同时下部应力对电层的屏蔽起到控制的作用。绝缘层的构成主要是由EPDM型号的优质绝缘橡胶构成，外半导体层是由EPDM型号的导电橡胶硅构成。在电缆的超电压T型避雷器中起保护作用由避雷芯子和外半导电层以及接地线和内半导体层等构成。避雷针T型头（右侧T型头）中避雷芯子的成分是氧化锌避雷阀片，而接地线的作用就是将雷电接引到地下，内半导电层的作用就是对电器应力进行控制。
5固体绝缘开关行业展望
固体绝缘开关柜在国内尚处于初期应用摸索阶段，目前还不能完全替代气体绝缘开关柜，用户也没有广泛接受，但是固体绝缘开关柜作为新技术的发展方向之一，国内外公司已经展开了固体绝缘开关技术方面的研究，并不断有新产品推出，随着固体绝缘技术的进步，制造工艺的提升，运行经验的积累，固体绝缘开关柜作为中压开关柜的一个分支必然会受到越来越多的重视。
结论
固体绝缘开关柜在国内尚处于初期应用摸索阶段，目前还不能完全替代气体绝缘开关柜，用户也没有广泛接受，但是固体绝缘开关柜作为新技术的发展方向之一，国内外公司已经展开了固体绝缘开关技术方面的研究，并不断有新产品推出，随着固体绝缘技术的进步，制造工艺的提升，运行经验的积累，固体绝缘开关柜作为中压开关柜的一个分支必然会受到越来越多的重视。
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论文作者:郭鹏飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/28
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