固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜自問(wèn)世以來(lái)，以其環(huán)保、安全、智能、靈活等特點(diǎn)得到用戶(hù)的認可，已有相當數量在全國各地各行業(yè)投入使用。全國輸配電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)(簡(jiǎn)稱(chēng)協(xié)作網(wǎng))固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)討論組成員針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個(gè)問(wèn)題：固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案的優(yōu)化研究、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導涂層技術(shù)研究、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可視斷口實(shí)驗研究及固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)行了調研。

　　為保證問(wèn)題結論性意見(jiàn)的真實(shí)性、準確性和較強的參考性，協(xié)作網(wǎng)組織開(kāi)關(guān)專(zhuān)家及討論組成員采用線(xiàn)上調研結合線(xiàn)下調研的形式對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的四個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了調研。線(xiàn)上調研采用調研問(wèn)卷形式對組內成員進(jìn)行調研，線(xiàn)下調研共走訪(fǎng)6家使用單位，4家制造單位。此次調研使用單位及制造單位共15個(gè)單位參與，其中制造單位9家，使用單位6家，參與調研者共20位。

　　線(xiàn)上調研采用調研問(wèn)卷形式主要征集組內成員對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個(gè)問(wèn)題的意見(jiàn)。線(xiàn)下調研開(kāi)關(guān)專(zhuān)家及討論組成員與使用單位就當地固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用情況、運行情況、當前設備問(wèn)題進(jìn)行了技術(shù)交流并現場(chǎng)參觀(guān)了設備運行狀況。與制造單位就固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜制造情況、工藝情況等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了交流并參觀(guān)了設備制造車(chē)間，了解設備制造情況。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜問(wèn)題調研結論

　　現將調研意見(jiàn)匯總形成結論性意見(jiàn)，供固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用單位及制造單位參考，促進(jìn)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的創(chuàng )新和應用水平提高，進(jìn)一步推動(dòng)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)入大規模應用。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案的優(yōu)化研究

　　從本次調研情況分析，用戶(hù)對“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案并沒(méi)有放棄，但用量很少。所以開(kāi)發(fā)成功“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的制造業(yè)尚不能放棄該方案，但制造業(yè)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)按本次調研結果從實(shí)際出發(fā)可以淡化“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開(kāi)發(fā)研究。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導涂層技術(shù)研究

　　半導涂層技術(shù)是固體絕緣外表面采取的屏蔽措施之一，并非僅有措施;目前實(shí)際看到的還有采用噴鋅類(lèi)屏蔽措施，如安徽羅伯特、溫州華儀;半導涂層有北海銀河、沈陽(yáng)昊誠。固體絕緣外表面采取屏蔽措施并非僅僅考慮觸摸問(wèn)題，對于制作過(guò)程中的絕緣缺陷、長(cháng)期運行后的絕緣老化等創(chuàng )造有效的監督條件。對于涂敷半導涂層后局放指標略化等現象應從結構設計、工藝制造上尋求原因，解決問(wèn)題。建議對固體絕緣外表面的屏蔽措施進(jìn)行深入研究。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可視斷口實(shí)驗研究

　　由于一線(xiàn)現場(chǎng)維護人員對所維護的產(chǎn)品結構并不十分熟悉，一旦誤碰可能釀成大禍，所以設置有效的可視觀(guān)察窗是許多一線(xiàn)維護人員非常關(guān)心的問(wèn)題。

　　從以上小范圍調研情況看，并沒(méi)有明確反對設置可視窗口的意見(jiàn)，只是可視窗口的“實(shí)際效果并不太理想”;所以“可視窗口”并不是擺設，制造商應從實(shí)際運行情況出發(fā)，考慮到戶(hù)外產(chǎn)品陽(yáng)光強烈的實(shí)際情況，做到有效的可視。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜關(guān)鍵技術(shù)研究

　　關(guān)鍵技術(shù)集中在以下幾個(gè)方面：研究固體絕緣外表面的屏蔽措施;研究可視斷口有效可視問(wèn)題;研究可再生利用的固體絕緣材料及材料性能;研究解決“假斷口”問(wèn)題、研究接地開(kāi)關(guān)斷口間弧光污染問(wèn)題;研究結構簡(jiǎn)單、高機械壽命、高可靠性的操動(dòng)機構;研究防止凝露措施(從以往SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜運行情況看，凝露嚴重、銹蝕嚴重);研究柜內溫升監測問(wèn)題;研究供環(huán)網(wǎng)柜優(yōu)化設計、分析的專(zhuān)用軟件系統。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案的優(yōu)化研究

　　方案優(yōu)化意見(jiàn)主要集中在“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案是否必要。

　　明確提出取消“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的代表性單位為新疆烏魯木齊市電業(yè)局，同時(shí)還有鄂爾多斯電業(yè)局、鄂爾多斯鐵西供電局、青海海北供電公司、浙江金華電業(yè)局、太原供電公司、長(cháng)園電力、博耳電力、揚州新概念等。

　　使用固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的開(kāi)關(guān)站(開(kāi)閉所)，在進(jìn)線(xiàn)側基本采用斷路器單元(有的需要實(shí)現雙電源備自投功能)或負荷開(kāi)關(guān)單元(不需要帶保護功能)，在需要帶保護功能的出線(xiàn)側采用斷路器單元，基本沒(méi)有采用組合電器單元，原因主要有以下四個(gè)方面：

　　(一)組合電器固體柜在使用成本上不占優(yōu)勢。負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合電器固體柜造價(jià)比斷路器固體柜還高，一般要高出20%以上;另外三相熔斷器任意一只只要開(kāi)斷一次，就須將三相熔斷器同時(shí)報廢、全部更換新的。相比斷路器固體柜，組合電器固體柜使用成本較高。

　　(二)組合電器固體柜在智能化方面不占優(yōu)勢。在需要帶保護功能的出線(xiàn)側安裝斷路器，可以實(shí)現在出線(xiàn)側(用戶(hù)側)發(fā)生單相接地的情況下保護動(dòng)作，出線(xiàn)側的故障有80%是單相接地，如果直接跳到上一級或變電站會(huì )非常麻煩。從分清責任上說(shuō)，出線(xiàn)側安裝斷路器并配備相應保護也是必要的，停電了是誰(shuí)的責任也清楚。

　　(三)組合電器固體柜的制造工藝需完善。負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合電器的固體柜，其熔斷器密閉在絕緣筒內，散熱差，熔斷器需要降容使用，加之市場(chǎng)上熔斷器質(zhì)量參差不齊，熔斷器安秒特性分散性大等等，因此對合理選配熔斷器、負荷開(kāi)關(guān)與變壓器的參數要求較高，另外我們也擔心電流過(guò)載時(shí)熔斷器發(fā)熱過(guò)高，融化絕緣筒，造成絕緣事故，以往SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的組合電器熔斷器絕緣筒就出現過(guò)融化損壞的故障。

　　(四)斷路器可以提供全范圍保護。12kV的真空斷路器技術(shù)已經(jīng)非常成熟。在固體柜出現之前，電力系統容量在800kVA及以下的配電變壓器使用了斷路器保護或者組合電器保護，而容量在800kVA以上的變壓器基本都是由斷路器提供保護的，未出現變壓器炸裂事故，而使用斷路器固體柜對變壓器提供保護有6年多，也未出現任何問(wèn)題?？傮w感覺(jué)使用斷路器保護效果還是非常好的。

　　接受并提供“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的有沈陽(yáng)昊誠電氣和北京雙杰電氣。

　　沈陽(yáng)昊誠電氣指出，為滿(mǎn)足中國市場(chǎng)的配電特點(diǎn)設計之初就充分考慮了方案的組合，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的方案齊全，總計12種，分別為：隔離開(kāi)關(guān)-負荷開(kāi)關(guān)-接地開(kāi)關(guān)方案、隔離開(kāi)關(guān)-負荷開(kāi)關(guān)-隔離開(kāi)關(guān)方案、隔離開(kāi)關(guān)-負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器方案、負荷開(kāi)關(guān)-隔離開(kāi)關(guān)方案，隔離開(kāi)關(guān)-斷路器-接地開(kāi)關(guān)方案、隔離開(kāi)關(guān)-斷路器-隔離開(kāi)關(guān)方案、斷路器-隔離開(kāi)關(guān)方案，隔離開(kāi)關(guān)方案，隔離開(kāi)關(guān)-熔斷器方案，PT柜方案、聯(lián)絡(luò )提升方案的下母線(xiàn)組合方案、計量柜方案(全絕緣和半絕緣的方式)。由于母線(xiàn)采用管狀插接的連接方式，開(kāi)關(guān)采用模塊化設計，簡(jiǎn)單的模塊單元即可完成供電方案的各種組合，為使用者提供便捷的選配形式。

　　北京雙杰電氣指出，模塊化組合，各個(gè)方案自由拼配，既適應批量生產(chǎn)，對產(chǎn)品質(zhì)量也是一個(gè)提高，同時(shí)減少運輸過(guò)程中造成產(chǎn)品故障的幾率。但相對的，成本會(huì )有所提高。

　　還有其它單位對組合方案提出了各自意見(jiàn)。福州供電公司認為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的組合方案，斷路器柜、負荷開(kāi)關(guān)柜、組合電器柜、PT柜、計量柜、提升柜等基本方案柜確定后，如何去組合可以根據客戶(hù)需求自行組合。

　　深圳供電局認為斷路器單元用的多，負荷開(kāi)關(guān)柜、組合電器柜用的很少。

　　電研華源認為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案優(yōu)化應該重點(diǎn)考的因素有：組合電器柜負荷開(kāi)關(guān)和熔斷器額定電流是否進(jìn)行了合理匹配?限流熔斷器額定電流可靠性選擇及熱效應問(wèn)題是否考慮直通柜、計量柜、PT柜、斷路器柜，接地開(kāi)關(guān)及隔離開(kāi)關(guān)機械壽命是否匹配?實(shí)體固封和空腔密封的結構方式是否合理?

　　河南森源認為固體絕緣柜的方案應在滿(mǎn)足使用條件的情況下盡可能的減少方案的種類(lèi)。建議方案包括：斷路器柜、負荷開(kāi)關(guān)柜、組合電器柜、分段柜和計量柜。

　　綜上所術(shù)，用戶(hù)對“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案并沒(méi)有放棄，但用量很少。所以開(kāi)發(fā)成功“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的制造業(yè)尚不能放棄該方案，但制造業(yè)的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)按本次調研結果從實(shí)際出發(fā)可以淡化“負荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開(kāi)發(fā)研究。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導涂層技術(shù)研究

　　對半導涂層分成三種意見(jiàn)：明確贊成、明確反對、需探索。

　　明確贊成屏蔽層的有福州供電公司、鄂爾多斯鐵西供電局、鄂爾多斯電業(yè)局、浙江金華電業(yè)局、太原供電公司、深圳供電局、電研華源、河北電力裝備、長(cháng)園電力、北海銀河、博耳電力、沈陽(yáng)昊誠電氣。

　　固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的絕緣模塊(如絕緣套筒)外殼進(jìn)行半導導電層的噴涂目的有四個(gè)：當絕緣破壞時(shí)使短路故障只發(fā)生相對地間，減少內部燃弧的電弧能量，降低故障風(fēng)險;能在任何環(huán)境下保持絕緣性能，不用對模塊外表面進(jìn)行清掃，實(shí)現免維護;為了起到電磁屏蔽，均衡內部電磁場(chǎng)的作用，即便是金屬異物進(jìn)入柜中，電場(chǎng)分布也不會(huì )改變;保護操作檢修人員觸摸該絕緣模塊表面時(shí)，不至于發(fā)生電擊危險。

　　絕緣模塊外表面不涂敷或局部涂敷屏蔽層時(shí)，其電場(chǎng)耐受是由空氣和絕緣材料共同承擔的，絕緣材料可能會(huì )承擔的多一些。嚴格地講，它應認為是復合絕緣。有接地屏蔽層的絕緣模塊，其電場(chǎng)耐受就全部由絕緣材料承擔了。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的定義中，要求“人可觸及的模塊表面涂覆有導電或半導電屏蔽層并可直接可靠接地”。換而言之，無(wú)接地屏蔽層的，就不能稱(chēng)為真正意義上的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜。

　　實(shí)際的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜生產(chǎn)過(guò)程中，常常出現這樣的問(wèn)題：如果表面不噴涂半導導電層，該固體絕緣套筒就可以通過(guò)局放試驗，如果對該固體絕緣套筒進(jìn)行了半導導電層的噴涂，局放試驗就過(guò)不去，甚至1.1倍工頻時(shí)局放達到500pC以上。出現這個(gè)問(wèn)題，不僅與固體絕緣材料的配方有關(guān)(環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑等比例)，這是一個(gè)材料與工藝制造導致的問(wèn)題。而且還與該絕緣套筒模塊的設計有著(zhù)直接的關(guān)系：例如內部隔離刀閘的形狀、套筒內腔壁的波紋處理、何種填充氣體(干燥空氣還是氮氣、復合絕緣氣體等)、氣體絕緣距離等。

　　石家莊科林電氣明確反對半導體涂層。在電纜等產(chǎn)品上半導體涂層可以均勻電場(chǎng)，減小局放。但是在導體被密封在絕緣體的情況下，目前固體絕緣多數為空心內腔安裝導體，在導體和絕緣件有空氣的情況下，加半導體涂層對局放量減小并不起作用。而且在環(huán)網(wǎng)柜運行的情況下絕緣件是不許操作人員觸摸的，所以用半導體涂層保障人員安全也沒(méi)有意義。

　　認為半導體涂層需要進(jìn)一步半導體涂層的有河南森源、揚州新概念電氣、北京雙杰電氣、新疆烏魯木齊電業(yè)局。

　　河南森源認為固體絕緣柜絕緣件表面是否應該噴涂半導體涂層的問(wèn)題應進(jìn)行深入的探討。從運行角度看，表面噴涂后，設備不會(huì )因為環(huán)境條件等因素出現絕緣的下降。但從設計制造角度看，此要求導致設備的體積增大、固體絕緣材料的使用量增加，成本增加。尤其是局部放電值的增大，難以解決。尋找表面噴涂的替代方案，解決絕緣件受環(huán)境條件的影響應是固體絕緣柜探索的問(wèn)題之一。

　　揚州新概念電氣認為12kV不涂敷，三相獨立，表面處理后，絕緣實(shí)際是下降了，局放指標變大了。目前公司生產(chǎn)的12kV固體柜的固封絕緣件外表面是沒(méi)有噴涂導電層的，由公司制造并正已投入電力系統運行的固體柜數量在15000面左右，運行地點(diǎn)分布在貴州、新疆、安徽、青海、廣西、四川、深圳、廣州等，時(shí)間長(cháng)的已經(jīng)安全運行近七年，還未發(fā)現有問(wèn)題。對于固封絕緣件外表面是否需要噴涂，廠(chǎng)家也作了一些研究。該固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜采用單相固封模塊結構，三個(gè)獨立的單相固封模塊組裝為一個(gè)單元。如果固封模塊外表面未噴涂導電層，整機局放量在20pC以?xún)?如果噴涂導電層，整機局放量在100pC以?xún)?。固封模塊外表面噴涂導電層后，與未噴涂相比，產(chǎn)品絕緣強度反而下降了。新概念廠(chǎng)家根據近7年來(lái)積累的固體柜生產(chǎn)和運行經(jīng)驗，建議固封絕緣件外表面不作半導涂層強制要求。

　　北京雙杰電氣認為這種技術(shù)已經(jīng)基本成熟，目前產(chǎn)品具有這種技術(shù)含量，實(shí)現了外覆半導涂層，技術(shù)標準均達到或超過(guò)相關(guān)標準要求。這種技術(shù)對于產(chǎn)品的電場(chǎng)分布、產(chǎn)品結構具有很高的要求，且對于絕緣件在工藝制作上有更苛刻的要求，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求更高，并且要有必要的檢測手段，技術(shù)成熟后，半導涂層技術(shù)的應用會(huì )使產(chǎn)品運行操作更加安全可靠，相對于產(chǎn)品的成本也會(huì )提高。

　　新疆烏魯木齊電業(yè)局認為在固封絕緣件外表面是否需要噴涂導電層(噴鋅或鋁或半導電體)，我們還沒(méi)有做過(guò)這方面的研究，目前我們使用的固體柜的固封絕緣件外表面是沒(méi)有噴涂導電層的，還沒(méi)有發(fā)現有問(wèn)題。對于是否需要噴涂，主要決定于噴涂導電層后，是否提高了該固封絕緣件的絕緣強度，如果噴涂后，絕緣強度提高了，可以噴涂，如果絕緣強度是下降，建議還是不噴為好。(固封絕緣件是免維護的核心組件，為安全起見(jiàn)，無(wú)論在固封絕緣件外表面是否噴涂了導電層，都不會(huì )打開(kāi)金屬蓋板去觸摸固封絕緣件。)