固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用和發(fā)展

沈佩琦

(浙江省電力公司舟山定海電力公司,浙江舟山 316000)

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用和發(fā)展

沈佩琦

(浙江省電力公司舟山定海電力公司,浙江舟山 316000)

本文首先對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹,并較為詳細(xì)的論述了固體絕緣技術(shù)、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的定義、結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)參數(shù),最后闡釋了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展前景。

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜 技術(shù)參數(shù) 結(jié)構(gòu) 接地開關(guān) 隔離開關(guān)

國家電網(wǎng)公司于2008年11月所出臺(tái)的“十二五”規(guī)劃，大力推廣12KV固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，并于次年3月制定和頒布了《12KV固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)條件》，對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用提出了嚴(yán)格的要求。在電力設(shè)備中，SF6能夠起到優(yōu)異的絕緣介質(zhì)和滅弧作用，因而得到了廣泛的應(yīng)用，但由于其作為溫室氣體，使用過程中必然會(huì)影響自然環(huán)境，不利于我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在此大背景下，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在我國得到了極大的發(fā)展和應(yīng)用。

1 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的概念

所謂固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，指的是主絕緣材料為固體絕緣材料的開關(guān)柜。把真空滅弧室及其分支母線、主母線、接地開關(guān)、隔離開關(guān)和導(dǎo)電連接等主導(dǎo)電回路組合或者單一通過固體絕緣介質(zhì)進(jìn)行封裝包裹，成為數(shù)個(gè)可再次擴(kuò)展或者組合，具有一定功能的，具有全密封性能、全絕緣的模塊。并在可碰觸的模塊表面配置相應(yīng)的半導(dǎo)電屏蔽層或?qū)щ妼?，并同時(shí)安全可靠的接地，從而有效的確保了工作人員的安全。由于摒棄了以往所采用的SF6，而是采用全密封的固體絕緣介質(zhì)，從而使得固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具有環(huán)保、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、尺寸緊湊等眾多優(yōu)點(diǎn)。

2 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的結(jié)構(gòu)形式和技術(shù)參數(shù)

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜基于技術(shù)條件的規(guī)定，其額定電流等級為1250A和630A，額定電壓等級為12KV。現(xiàn)階段我國主要采用的也是額定電壓等級為12KV的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，雖然36KV的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)已相對成熟，然而就市場角度而言，受成本因素的影響，市場競爭力相對較低。

以三相正面布置方式為標(biāo)準(zhǔn)，固體絕緣開關(guān)柜可以分為以下幾種：一種是前中后方式，當(dāng)前我國較少采用開關(guān)三相前中后布置；另一種是左中右方式，現(xiàn)階段我國主要采用的是三相左中右方式。

以三相是否分離為標(biāo)準(zhǔn)，固體絕緣開關(guān)柜可以分為以下幾種：一種是整體式，三相整體所采取的是固體絕緣材料對接地層進(jìn)行包覆后涂覆；另一種是分相式，三相所采取的是固體絕緣材料對接地層進(jìn)行分相包覆后涂覆，從而有效的規(guī)避了內(nèi)部燃弧故障的出現(xiàn)。

3 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜所采用的主要技術(shù)

所謂固體絕緣技術(shù)，指的是將主導(dǎo)電回路通過固體絕緣技術(shù)封裝包覆成為封閉模塊，其主要功能包括連接、散熱、支撐等機(jī)械作用，同時(shí)還具有隔絕不同電位導(dǎo)電體電氣的功能。

在對固體絕緣材料的選擇過程中，應(yīng)當(dāng)全面考慮材料的玻璃化溫度、收縮率、導(dǎo)熱性和環(huán)境適應(yīng)性，固體絕緣開關(guān)柜現(xiàn)階段將環(huán)氧樹脂材料用以支撐和絕緣，并將硅橡膠材料作為緩沖層或者絕緣材料。在開展固體絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不但要滿足維護(hù)、組裝和工藝方面的要求，而且還要通過結(jié)構(gòu)和電極的優(yōu)化、設(shè)置屏蔽等多樣化的措施來實(shí)現(xiàn)電場的合理分布，進(jìn)而有效增強(qiáng)絕緣介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，從而對屏蔽層和局部放電提出了更高的要求。

(1)屏蔽層。現(xiàn)階段，我國所使用的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜通常都未采取接地屏蔽層涂覆，研究發(fā)現(xiàn)，絕緣模塊外表面局部涂覆或者不涂覆屏蔽層時(shí)，由絕緣材料和空氣共同承擔(dān)電場耐受，但如果進(jìn)行了完全涂覆，則絕緣材料承受了全部的電場耐受，從而對固體絕緣設(shè)計(jì)有著更為嚴(yán)格的要求。技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的產(chǎn)品升級和完善。

(2)固體絕緣局部放電。通過局部放電檢測能夠?qū)腆w絕緣的內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測，然而預(yù)期壽命和檢測結(jié)果并不存在可量化的對應(yīng)關(guān)系。由于固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜投入市場的運(yùn)營時(shí)間較短，只用于少量的技術(shù)參考資料，因而對于局部放電的要求主要如下：“1.2ur情況下，負(fù)荷開關(guān)柜或者斷路器柜的局部放電量應(yīng)當(dāng)小于或等于20pC。”

4 固體絕緣開關(guān)所采用的主要技術(shù)

對于開關(guān)柜隔離開關(guān)而言，其斷開絕緣形式主要有SF6斷口、真空斷口和空氣斷口，而固體絕緣開關(guān)柜所采用的隔離斷口形式分為真空及空氣兩大類型。

(1)空氣斷口隔離開關(guān)。該類型的開關(guān)按照結(jié)構(gòu)形式可以分為直動(dòng)式以及刀閘式兩種，前者結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，后者結(jié)構(gòu)較為簡單。而就固體絕緣開關(guān)來說，其所使用的空氣絕緣隔離開關(guān)，與原先所使用的有著明顯的差異，通過將固體絕緣隔離開關(guān)放置于密封腔里，極大的增強(qiáng)了固體絕緣開關(guān)柜的環(huán)境適應(yīng)能力。

(2)真空斷口隔離開關(guān)。按照通常的設(shè)計(jì)思路，中壓開關(guān)設(shè)備通常都不會(huì)設(shè)置真空斷口隔離開關(guān)，隔離和絕緣只能夠選擇空氣和SF6，而只能將真空作為滅弧介質(zhì)來使用。

5 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜所采用的接地開關(guān)

基于技術(shù)規(guī)范的嚴(yán)格要求，對于固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜而言，應(yīng)當(dāng)基于主功能元件的位置選擇等級不同的接地開關(guān)。舉例而言，當(dāng)主母線側(cè)設(shè)置三工位開關(guān)(集成接地、隔離開關(guān))時(shí)，因?yàn)檎婵諟缁∈移鸬搅私拥乜焖訇P(guān)合的作用，那么就應(yīng)當(dāng)選擇E0級接地開關(guān)。若設(shè)置在饋線側(cè)，那么就應(yīng)當(dāng)選擇E1級接地開關(guān)?，F(xiàn)階段，我國主要采用的是空氣接地開關(guān)以及真空接地開關(guān)這兩種類型的接地開關(guān)。

6 主流固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜

美國伊頓公司、日本日立、東芝公司在研制固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜方面，都走在行業(yè)前列。另外，西門子、施耐德、ABB公司也大力開展著固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)研究，其中，以美國伊頓公司和施耐德公司的SVS系列固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜和Premset固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜最具代表性。

7 結(jié)語

現(xiàn)階段，我國固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的研究和應(yīng)用還處于初期摸索階段，還無法撼動(dòng)氣體絕緣開關(guān)柜的主流地位，市場占有率較低，但隨著我國加大對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)研究，將會(huì)極大的提升企業(yè)的制造工藝，可以預(yù)見，隨著技術(shù)的成熟和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的累積，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在我國中壓開關(guān)柜市場將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。

[1]董艷.變壓器固體絕緣的劣化與CO和CO2含量的關(guān)系[J].變壓器,2012(02).

[2]彭蛟.中壓固體絕緣技術(shù)的發(fā)展[J].電氣時(shí)代,2012(05).

[3]孫杰.變壓器固體絕緣老化狀態(tài)診斷方法[J].農(nóng)村電氣化,2012(06).

[4]全國固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展與技術(shù)交流年會(huì)征文啟事[J].中國電業(yè)(技術(shù)版),2012(05).

沈佩琦(1977—),男,浙江舟山定海區(qū)人,學(xué)歷:本科,職稱:工程師,研究方向: 能源電力規(guī)劃、電網(wǎng)與智能電網(wǎng)規(guī)劃與研究。