固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜自問世以來，以其環(huán)保、安全、智能、靈活等特點(diǎn)得到用戶的認(rèn)可，已有相當(dāng)數(shù)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)稱協(xié)作網(wǎng))固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)討論組成員針對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個(gè)特殊問題：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(dǎo)涂層技術(shù)研究、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可視斷口實(shí)驗(yàn)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(diào)研。
為保證特殊問題結(jié)論性意見的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和較強(qiáng)的參考性，協(xié)作網(wǎng)組織開關(guān)專家及討論組成員采用線上調(diào)研結(jié)合線下調(diào)研的形式對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的四個(gè)特殊問題進(jìn)行了調(diào)研。線上調(diào)研采用調(diào)研問卷形式對(duì)組內(nèi)成員進(jìn)行調(diào)研，線下調(diào)研共走訪6家使用單位，4家制造單位。此次調(diào)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(diào)研者共20位。
線上調(diào)研采用調(diào)研問卷形式主要征集組內(nèi)成員對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個(gè)特殊問題的意見。線下調(diào)研開關(guān)專家及討論組成員與使用單位就當(dāng)?shù)毓腆w絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用情況、運(yùn)行情況、當(dāng)前設(shè)備問題進(jìn)行了技術(shù)交流并現(xiàn)場(chǎng)參觀了設(shè)備運(yùn)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)行了交流并參觀了設(shè)備制造車間，了解設(shè)備制造情況。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜特殊問題調(diào)研結(jié)論
現(xiàn)將調(diào)研意見匯總形成結(jié)論性意見，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(yīng)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(guī)模應(yīng)用。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案的優(yōu)化研究
從本次調(diào)研情況分析，用戶對(duì)“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案并沒有完全放棄，但用量很少。所以開發(fā)成功“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的制造業(yè)尚不能完全放棄該方案，但制造業(yè)的開發(fā)重點(diǎn)按本次調(diào)研結(jié)果從實(shí)際出發(fā)可以淡化“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開發(fā)研究。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導(dǎo)涂層技術(shù)研究
半導(dǎo)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屏蔽措施，如安徽羅伯特、溫州華儀;半導(dǎo)涂層有北海銀河、沈陽昊誠。固體絕緣外表面采取屏蔽措施并非僅僅考慮觸摸問題，對(duì)于制作過程中的絕緣缺陷、長期運(yùn)行后的絕緣老化等創(chuàng)造有效的監(jiān)督條件。對(duì)于涂敷半導(dǎo)涂層后局放指標(biāo)略化等現(xiàn)象應(yīng)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制造上尋求原因，解決問題。建議對(duì)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(yàn)研究
由于一線現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員對(duì)所維護(hù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并不十分熟悉，一旦誤碰可能釀成大禍，所以設(shè)置有效的可視觀察窗是許多一線維護(hù)人員非常關(guān)心的問題。
從以上小范圍調(diào)研情況看，并沒有明確反對(duì)設(shè)置可視窗口的意見，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(shè)，制造商應(yīng)從實(shí)際運(yùn)行情況出發(fā)，考慮到戶外產(chǎn)品陽光強(qiáng)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”問題、研究接地開關(guān)斷口間弧光污染問題;研究結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高機(jī)械壽命、高可靠性的操動(dòng)機(jī)構(gòu);研究防止凝露措施(從以往SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行情況看，凝露嚴(yán)重、銹蝕嚴(yán)重);研究柜內(nèi)溫升監(jiān)測(cè)問題;研究供環(huán)網(wǎng)柜優(yōu)化設(shè)計(jì)、分析的專用軟件系統(tǒng)。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案的優(yōu)化研究
方案優(yōu)化意見主要集中在“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案是否必要。
明確提出取消“負(fù)荷開關(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、長園電力、博耳電力、揚(yáng)州新概念等。
使用固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的開關(guān)站(開閉所)，在進(jìn)線側(cè)基本采用斷路器單元(有的需要實(shí)現(xiàn)雙電源備自投功能)或負(fù)荷開關(guān)單元(不需要帶保護(hù)功能)，在需要帶保護(hù)功能的出線側(cè)采用斷路器單元，基本沒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(shì)。負(fù)荷開關(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斷一次，就須將三相熔斷器同時(shí)報(bào)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(shì)。在需要帶保護(hù)功能的出線側(cè)安裝斷路器，可以實(shí)現(xiàn)在出線側(cè)(用戶側(cè))發(fā)生單相接地的情況下保護(hù)動(dòng)作，出線側(cè)的故障有80%是單相接地，如果直接跳到上一級(jí)或變電站會(huì)非常麻煩。從分清責(zé)任上說，出線側(cè)安裝斷路器并配備相應(yīng)保護(hù)也是必要的，停電了是誰的責(zé)任也清楚。
(三)組合電器固體柜的制造工藝需完善。負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器的固體柜，其熔斷器密閉在絕緣筒內(nèi)，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(duì)合理選配熔斷器、負(fù)荷開關(guān)與變壓器的參數(shù)要求較高，另外我們也擔(dān)心電流過載時(shí)熔斷器發(fā)熱過高，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(xiàn)過融化損壞的故障。
(四)斷路器可以提供全范圍保護(hù)。12kV的真空斷路器技術(shù)已經(jīng)非常成熟。在固體柜出現(xiàn)之前，電力系統(tǒng)容量在800kVA及以下的配電變壓器使用了斷路器保護(hù)或者組合電器保護(hù)，而容量在800kVA以上的變壓器基本都是由斷路器提供保護(hù)的，未出現(xiàn)變壓器炸裂事故，而使用斷路器固體柜對(duì)變壓器提供保護(hù)有6年多，也未出現(xiàn)任何問題?？傮w感覺使用斷路器保護(hù)效果還是非常好的。
接受并提供“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的有沈陽昊誠電氣和北京雙杰電氣。
沈陽昊誠電氣指出，為滿足中國市場(chǎng)的配電特點(diǎn)設(shè)計(jì)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(jì)12種，分別為：隔離開關(guān)-負(fù)荷開關(guān)-接地開關(guān)方案、隔離開關(guān)-負(fù)荷開關(guān)-隔離開關(guān)方案、隔離開關(guān)-負(fù)荷開關(guān)-熔斷器方案、負(fù)荷開關(guān)-隔離開關(guān)方案，隔離開關(guān)-斷路器-接地開關(guān)方案、隔離開關(guān)-斷路器-隔離開關(guān)方案、斷路器-隔離開關(guān)方案，隔離開關(guān)方案，隔離開關(guān)-熔斷器方案，PT柜方案、聯(lián)絡(luò)提升方案的下母線組合方案、計(jì)量柜方案(全絕緣和半絕緣的方式)。由于母線采用管狀插接的連接方式，開關(guān)采用模塊化設(shè)計(jì)，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(yīng)批量生產(chǎn)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也是一個(gè)提高，同時(shí)減少運(yùn)輸過程中造成產(chǎn)品故障的幾率。但相對(duì)的，成本會(huì)有所提高。
還有其它單位對(duì)組合方案提出了各自意見。福州供電公司認(rèn)為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的組合方案，斷路器柜、負(fù)荷開關(guān)柜、組合電器柜、PT柜、計(jì)量柜、提升柜等基本方案柜確定后，如何去組合完全可以根據(jù)客戶需求自行組合。
深圳供電局認(rèn)為斷路器單元用的多，負(fù)荷開關(guān)柜、組合電器柜用的很少。
電研華源認(rèn)為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案優(yōu)化應(yīng)該重點(diǎn)考的因素有：組合電器柜負(fù)荷開關(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(yīng)問題是否考慮直通柜、計(jì)量柜、PT柜、斷路器柜，接地開關(guān)及隔離開關(guān)機(jī)械壽命是否匹配?實(shí)體固封和空腔密封的結(jié)構(gòu)方式是否合理?
河南森源認(rèn)為固體絕緣柜的方案應(yīng)在滿足使用條件的情況下盡可能的減少方案的種類。建議方案包括：斷路器柜、負(fù)荷開關(guān)柜、組合電器柜、分段柜和計(jì)量柜。
綜上所術(shù)，用戶對(duì)“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案并沒有完全放棄，但用量很少。所以開發(fā)成功“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的制造業(yè)尚不能完全放棄該方案，但制造業(yè)的開發(fā)重點(diǎn)按本次調(diào)研結(jié)果從實(shí)際出發(fā)可以淡化“負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開發(fā)研究。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導(dǎo)涂層技術(shù)研究
對(duì)半導(dǎo)涂層分成三種意見：明確贊成、明確反對(duì)、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、長園電力、北海銀河、博耳電力、沈陽昊誠電氣。
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(dǎo)導(dǎo)電層的噴涂目的有四個(gè)：當(dāng)絕緣破壞時(shí)使短路故障只發(fā)生相對(duì)地間，減少內(nèi)部燃弧的電弧能量，降低故障風(fēng)險(xiǎn);能在任何環(huán)境下保持絕緣性能，不用對(duì)模塊外表面進(jìn)行清掃，實(shí)現(xiàn)免維護(hù);為了起到電磁屏蔽，均衡內(nèi)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(hù)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(xiǎn)。
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(dān)的，絕緣材料可能會(huì)承擔(dān)的多一些。嚴(yán)格地講，它應(yīng)認(rèn)為是復(fù)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(dān)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(dǎo)電或半導(dǎo)電屏蔽層并可直接可靠接地”。換而言之，無接地屏蔽層的，就不能稱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)過程中，常常出現(xiàn)這樣的問題：如果表面不噴涂半導(dǎo)導(dǎo)電層，該固體絕緣套筒就可以通過局放試驗(yàn)，如果對(duì)該固體絕緣套筒進(jìn)行了半導(dǎo)導(dǎo)電層的噴涂，局放試驗(yàn)就過不去，甚至1.1倍工頻時(shí)局放達(dá)到500pC以上。出現(xiàn)這個(gè)問題，不僅與固體絕緣材料的配方有關(guān)(環(huán)氧樹脂、增韌劑等比例)，這是一個(gè)材料與工藝制造導(dǎo)致的問題。而且還與該絕緣套筒模塊的設(shè)計(jì)有著直接的關(guān)系：例如內(nèi)部隔離刀閘的形狀、套筒內(nèi)腔壁的波紋處理、何種填充氣體(干燥空氣還是氮?dú)?、?fù)合絕緣氣體等)、氣體絕緣距離等。
石家莊科林電氣明確反對(duì)半導(dǎo)體涂層。在電纜等產(chǎn)品上半導(dǎo)體涂層可以均勻電場(chǎng)，減小局放。但是在導(dǎo)體被完全密封在絕緣體的情況下，目前固體絕緣多數(shù)為空心內(nèi)腔安裝導(dǎo)體，在導(dǎo)體和絕緣件有空氣的情況下，加半導(dǎo)體涂層對(duì)局放量減小并不起作用。而且在環(huán)網(wǎng)柜運(yùn)行的情況下絕緣件是不許操作人員觸摸的，所以用半導(dǎo)體涂層保障人員安全也沒有意義。
認(rèn)為半導(dǎo)體涂層需要進(jìn)一步半導(dǎo)體涂層的有河南森源、揚(yáng)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(rèn)為固體絕緣柜絕緣件表面是否應(yīng)該噴涂半導(dǎo)體涂層的問題應(yīng)進(jìn)行深入的探討。從運(yùn)行角度看，表面噴涂后，設(shè)備不會(huì)因?yàn)榄h(huán)境條件等因素出現(xiàn)絕緣的下降。但從設(shè)計(jì)制造角度看，此要求導(dǎo)致設(shè)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(yīng)是固體絕緣柜探索的問題之一。
揚(yáng)州新概念電氣認(rèn)為12kV不涂敷，三相獨(dú)立，表面處理后，絕緣實(shí)際是下降了，局放指標(biāo)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有噴涂導(dǎo)電層的，由公司制造并正已投入電力系統(tǒng)運(yùn)行的固體柜數(shù)量在15000面左右，運(yùn)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)間最長的已經(jīng)安全運(yùn)行近七年，還未發(fā)現(xiàn)有問題。對(duì)于固封絕緣件外表面是否需要噴涂，廠家也作了一些研究。該固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜采用單相固封模塊結(jié)構(gòu)，三個(gè)獨(dú)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(dǎo)電層，整機(jī)局放量在20pC以內(nèi);如果噴涂導(dǎo)電層，整機(jī)局放量在100pC以內(nèi)。固封模塊外表面噴涂導(dǎo)電層后，與未噴涂相比，產(chǎn)品絕緣強(qiáng)度反而下降了。新概念廠家根據(jù)近7年來積累的固體柜生產(chǎn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建議固封絕緣件外表面不作半導(dǎo)涂層強(qiáng)制要求。
北京雙杰電氣認(rèn)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(xiàn)了外覆半導(dǎo)涂層，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到或超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。這種技術(shù)對(duì)于產(chǎn)品的電場(chǎng)分布、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有很高的要求，且對(duì)于絕緣件在工藝制作上有更苛刻的要求，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求更高，并且要有必要的檢測(cè)手段，技術(shù)成熟后，半導(dǎo)涂層技術(shù)的應(yīng)用會(huì)使產(chǎn)品運(yùn)行操作更加安全可靠，相對(duì)于產(chǎn)品的成本也會(huì)提高。
新疆烏魯木齊電業(yè)局認(rèn)為在固封絕緣件外表面是否需要噴涂導(dǎo)電層(噴鋅或鋁或半導(dǎo)電體)，我們還沒有做過這方面的研究，目前我們使用的固體柜的固封絕緣件外表面是沒有噴涂導(dǎo)電層的，還沒有發(fā)現(xiàn)有問題。對(duì)于是否需要噴涂，主要決定于噴涂導(dǎo)電層后，是否提高了該固封絕緣件的絕緣強(qiáng)度，如果噴涂后，絕緣強(qiáng)度提高了，可以噴涂，如果絕緣強(qiáng)度是下降，建議還是不噴為好。(固封絕緣件是免維護(hù)的核心組件，為安全起見，無論在固封絕緣件外表面是否噴涂了導(dǎo)電層，都不會(huì)打開金屬蓋板去觸摸固封絕緣件。)
