浅谈固体绝缘环网柜及未来市场发展前景
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摘要:由于可持续发展战略的提出，环保节能成为当前发展的主题，人们对配电设备的要求也是越老越高。在保障技术可靠性的同时，如何使绝缘环网柜更为符合节能减排的要求，成为了当下电网行业的主要议题，固体绝缘环网柜的出现是未来配电设备走向环保化、智能化、科技化的代表。本文根据固体绝缘环网柜的特点以及发展情况，阐述了固体绝缘环网柜的优势以及未来发展前景。
关键词:集中供热工程；供配电系统；设计
中图分类号：S611文献标识码： A
一、前言
现在我们的国家越来越多的提倡要节能环保，要更多的注意我们的的节能问题。特别是在一些能源领域，更是需要我们提高注意。主要就是国家电网中，需要我们注意的问题就比较多。但是现在出现了固体绝缘环网柜这样的一个产品，就能极大的改善现在的情况，能够让电网的发展更加的节能环保。让我们的电网发展更多的去关注固体绝缘环网柜的发展和使用，更多的让固体绝缘环网柜为电网节能发展做出贡献。
二、固体绝缘环网柜的简介
1.绝缘柜发展现状
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。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。
据测算，排放在大气中的SF6气体其自然降解周期约有3400年，温室效应是等量CO2气体的约23900倍。已被列入全球十大污染之一，是京都协议书禁止排放的6种气体之一。这种气体主要用于电力设备，大约占SF6生产总量的80%之多。SF6的减排如此迫切，而首当其冲就是电力系统来减排，减少SF6的使用是电网行业很重要的一个任务。
随着人们对环保要求的提高，早在2007年，国内企业以自主品牌的形式率先推出了固体绝缘环网柜。从电压等级看，走在行业前列的新概念电气，其通过型式试验的固体绝缘环网柜的最高电压等级已达40.5千伏。
固体绝缘环网柜相比SF6气体环网柜，最显著的优点就是安全环保，还具有突出的抗恶劣环境能力，在高低温(-50～+50摄氏度)、高湿、高污染等恶劣环境下，适应性优势明显。固体绝缘环网柜采用固封极柱技术，利用环氧树脂和硅橡胶绝缘，实现环网柜全绝缘与全封闭，解决了传统环网柜中采用SF6气体作为绝缘介质而易造成环境污染，以及引发设备事故的问题。
2. 固体绝缘环网柜的特点
固体绝缘环网柜是环网柜的一种。是一种新的绝缘方式的配电设备，使用在城市电网的终端。纵观环网柜的发展历史，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。
固体绝缘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。
三、固体绝缘环网柜的技术特点
1.固体绝缘技术的应用。
固体绝缘环网柜一般使用环氧树脂材作为主绝缘体，真空介质作为灭弧介质，采用固封极柱技术，将真空灭弧室、主导电回路及绝缘支撑等有机结合为一个整体，通过操动机构的运动来实现分、合负荷电流或短路电流，隔离负荷等功能，从而实现对供配电系统的控制和对设备、人身安全的保护。
2.体积结构更加紧凑
由于采用了固体绝缘方式，其电气强度达到为22~28kV/mm，这意味着采用这种绝缘介质来制作10kV的开关，相间及对地的安全绝缘距离从空气绝缘的125 mm缩短到几毫米的距离，这是任何充气柜都不能比拟的。
3.模块化，扩展性强。
固体绝缘环网柜延续了充气式环网柜模块化设计的特点，结合自身优势，将不同柜型的相间距离、母排高度、柜体高度统一设计，以实现相互联结，快速组装。
4.环保、更高的安全性能
固体绝缘环网柜中取消了SF6的应用，杜绝了SF6的排放，绿色环保，更由于其自身结构的特点，有着以下更高的安全性能。
第一，固体绝缘环网柜采用分相结构相间隔离设计，故障范围不会造成扩大，从根本上保证不会引起内部相间故障，由于固体绝缘环网柜无带电体，因此不会出现“凝露”、“污闪”的事故发生。
第二，固体绝缘环网柜采用环氧树脂套筒和绝缘筒进行外绝缘，从根本上解决了SF6气体在严寒地区液化冷缩与高温地区膨胀造成的影响，也避免了在不同海拔高度气压对开关气箱的影响。
第三，由于采用单元组装方式，设备运行现场可以将故障单元及时更换，大大缩短了维修时间，降低了现场工作风险。
固体绝缘环网柜是国内外高压开关行业领域典型的低碳环保产品，各项技术指标全面优于传统气体绝缘环网柜，是对SF6气体环网柜颠覆性的替代。随着智能电网的发展和人类环保意识的提高，固体绝缘环网柜的优势将会得到用户的快速认可，特别是在两大电网公司的大力推动下，固体绝缘环网柜的应用已经进入快速发展阶段。具体表现在以下方面：
1. 固封技术在开关柜中将得到大发展
从目前来看，进一步提高中压开关柜的绝缘可靠性和小型化只有充气柜（C-GIS）和固体绝缘柜（SIS）这两条路，但SF6气体作为“联合国气候变化框架公约”公布的六种温室气体之一，受到了限制使用，并逐步减少使用，因对环境及造成的温室效应是其它气体效应的上万倍，所以充气柜的发展受到了上述因素的制约。
SIS是一种用环氧树脂将一次回路包封起来作为主绝缘，真空灭弧室及操作杆沿表面绝缘，柜内元件的界面绝缘方式连接的开关设备。由于环氧树脂具有比空气高5～6倍的绝缘强度，因此可实现小型化以及达到环境保护的要求（环氧树脂可回收）。
2. 固定柜将和固封技术结合起来形成“小型固定柜”
由于断路器的可靠性提高，手车柜抽出维修的优势将逐渐弱化，而固定柜简单可靠的优势将逐渐凸现，因此固定柜将发展成与手车柜并存，并逐渐超越手车柜的趋势，唯一的是大电流固定柜如何取得突破，目前还有一些难点。
3. 固体绝缘环网柜是未来的发展方向
当断路器成为真正的免维护的产品时，手车断路器抽出隔离的意义已不大，在固封技术长足发展日趋成熟后，各个功能复合化的开关元件也会有较快的发展，比如真空灭弧室具有合位置、隔离位置、接地位置――集断开、隔离、接地为一体的三工位，形成三工位固封真空断路器，将使开关柜变得更简单和可靠。GB3906-2006在8.2条“设计与结构选择”中明确指出：固定式的总装，尤其是采用了少维护元件的总装，可以提供终生低投入高收益的布置。
(4) 纵向结构将是固体绝缘环网柜发展的主要结构
纵向结构减少了连接线，节省了有色金属，也便于观察。
六、结束语
在智能电网逐渐被推广的大前提下，固体绝缘环网柜在电网中的应用是未来的发展趋势。固体绝缘环网柜能够适应恶劣环境，这也是其性能的一大很好的体现。在固体绝缘环网柜的发展中，我们要认真分析当下存在的设计中的不足之处，并且严把质量关，将产品安全放在首要的位置。这样才能使得固体绝缘环网柜在今后有更快更好的发展。
参考文献：
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[2]栗清振，固体绝缘环网柜将迎来应用新格局[J]，中国电力报，2012（9）
[3]李建基，高压开关设备的制造与运行[J]电气技术，2010（1）