陕西宝光真空电器股份有限公司 陕西 宝鸡 721006
摘要：本文介绍了SF6环网柜与固体绝缘环网柜的特点，比较了两种环网柜的优缺点，固体绝缘环网柜在可靠和环保方面都优于SF6环网柜。提出了发展固体绝缘环网柜应该关注的重点问题。
关键词：环网柜、SF6环网柜、固体绝缘环网柜
1、引言
环式供电系统能使配电线路简化，减少线路走廊，系统改造和发展灵活，管理方便，以及所使用的环网开关柜(简称环网柜)具有体积小、性能优越、可靠性高、接线简化、操作容易方便、造价低的优点，越来越多地被人们所认识。在当前的城市中压配电方式中，环网配电方式是应用最为广泛的。环网柜是环网配电方式的主设备，其发展经历了空气绝缘环网柜、SF6/空气混合环网柜、SF6全充气式环网柜及固体绝缘环网柜几个阶段，目前SF6全充气式环网柜和固体绝缘环网柜占据主要的使用市场。本文主要比较SF6环网柜和固体绝缘环网柜的优缺点。
2、SF6环网柜
2.1 SF6环网柜介绍
SF6环网柜将所用的带电元件(负荷开关、接地开关、母线等)全部密封在充有一定压力的SF6不锈钢金属箱体中，以SF6气体绝缘。灭弧介质、操作结构、熔断器仍位于空气中，便于维护及更换。进出线通过电缆终端头连接到电缆上，电缆头选用可触摸型，没有裸露的带电部分。在开关柜的背面或下部装有泻压阀，以备在极端故障情况下保障操作人员的安全。其结构更加紧凑、尺寸更小、性能更加安全可靠，又因其是完全密封的，运行中不受尘埃，凝露甚至洪水等影响，可以在我国的大部分地区使用。该类开关柜现在有两种形式：①根据开关的作用做成独立的功能单元，需要时可加以组合、连接。该柜体积小，组合方式灵活，但缺点是拼柜困难，对土建要求高，非常适合用在一些带开关的电缆分支箱及小型户外开关站中。②将几个功能单元组合起来，放在一个开关箱体中，共用SF6，开关上部或侧面预留扩展接口，这样实际上变成了一个小型的环网单元(RMU)，根据不同的组合可以派生出许多型号，如2进l出、2进2出、3进1出等，而且进线单元可以选用断路器。该柜型最大的问题是密封，包括外壳的焊接，动密封的处理，还有扩展插口的配合及安全、可靠性的保证等。
2.2 SF6环网柜存在的问题
2.2.1 SF6气体微量含水问题
无论进口还是国产SF6环网柜，很少提供SF6微量含水量试验报告。作为设备运行单位，供电公司也无法对微量含水量进行测量。SF6环网柜气包内气体较少，如果用目前常用的DP19做微水试验，气包气体几乎会被防控。以目前的设备和技术条件，无法进行微水测量。然而，SF6气体中水分含量的高低直接影响SF6灭弧性性能和设备的安全操作性能。对于运行多年的SF6环网柜，如何判断其灭弧性能将非常困难。
2.2.2 SF6泄露问题
SF6环网柜可能存在密封不严时的气体泄露问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆供电公司配电网使用的多数半充气环网柜往往不设定SF6压力指示，而实际运行情况表明，进口设备虽然具有良好的密封性能，但也有漏气现象发生。由于没有气体监控装置，即使漏气了，用户也不知道，容易成为事故隐患，特别是环网柜在零表压下的绝缘性能和耐内部电弧故障性能。此外，SF6气体具有极高的全球变暖潜势（GWP），被列入1997年京都议定书所公布的温室气体名单。在100年的时间范围内，SF6的GWP大约是CO2的22500倍以上，根据排放量CO2是温室效应的最主要贡献者。
3、固体绝缘环网柜
3.1 固体绝缘环网柜介绍
固体绝缘环网柜，是采用固体绝缘材料作为主绝缘介质的环网柜，是将真空灭弧室及其导电连接、隔离开关、接地开关、主母线、分支母线等主导电回路单一或者组合后用固体绝缘介质包覆封装为一个或者几个具有一定功能、可再次组合或者扩展的具备全绝缘、全密封性能的模块，人可触及模块表面涂覆有导电或者半导电屏蔽层的环网柜。固体绝缘环网柜组成元素主要有：具有开关功能的绝缘模块、绝缘主母线、操作机构、柜体和控制部分。
3.2 固体绝缘环网柜的优点
3.2.1 环保且无爆炸危险
固体绝缘环网柜取消了压力表、防爆装置、压力传感器和压力闭锁装置、充气阀门、气体压力报警等零部件，它采用固体绝缘技术，对真空灭弧室及主导电回路进行分相绝缘和密封，采用APG工艺固封开关部件与主导电回路，解决了SF6气体低温液化和高温分解有毒物质以及泄漏的难题，可极大地提高设备运行可靠性。通过绝缘母线的连接技术可实现便于扩展、组合灵活和方便适应现场条件的变化。分相结构和绝缘技术，不会发生相间短路故障，在确保环网柜额定运行工况的同时，真正实现了免维护。
3.2.2 适应进行智能电网建设
固体绝缘环网柜的结构设计采用模块化、一二次融合理念设计，可以轻松实现电网自动化，确保系统可靠和灵活。同时可以在现场根据用户需求连接专用PT，能实现柜内一些关键位置的在线温度、绝缘监测，并能将测得数据通过多种通信方式送达控制终端，为多级配网自动化提供技术与设备支持。
3.3 推进固体绝缘环网柜发展的关键技术
3.3.1 高质量的固封技术
根据局部放电产生机理，可以得出，对于固体绝缘件的内部放电主要是因为固体绝缘件内部存在气泡。现有的固封技术大多是在预热的金属模具中放入已预热的被固封零部件后，将金属模腔抽真空缓慢地注入热固化环氧树脂，待其固化后取出。这样的固封技术不仅效率低、成本高，最主要的是气泡处理得不彻底，易造成固体绝缘件内部存在大量的气泡，在设备投运后，容易发生局部放电，久而久之导致固体绝缘件击穿放电，影响设备的安全运行。因此，采用先进的、高质量和高效率的环氧树脂固封技术是极为必要的。
3.3.2 更优的电场设计
电晕放电是在电场极不均匀的情况下，导体表面附近的电场强度达到气体击穿场强时所发生的放电。在高压电极边缘，尖端周围可能由于电场集中造成电晕放电。电晕放电作为局部放电的一种，会随着设备运行导致击穿放电，进而影响到设备的安全可靠运行。由此可见，设计出合理导电件，保证电场强度足够弱且均匀，是解决固体绝缘件局部放电的一个关键。目前，比较有效的设计方法是应用仿真软件进行电场计算，采取合理分布电场、优化绝缘和电极形状的方法，必要时还应考虑加设屏蔽罩等降低电场强度的措施。
4、结论
环网供电方式在我国的配电网中发挥着越来越重要的作用，环网柜作为环网供电方式的主设备，其发展也日益迅速。SF6环网柜和固体绝缘环网柜各有其优点和不足，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。
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论文作者:刘素霞
论文发表刊物:《电力技术》2016年第3期
论文发表时间:2016/7/14
标签：固体论文; 环网柜论文; 气体论文; 电场论文; 组合论文; 技术论文; 性能论文; 《电力技术》2016年第3期论文;