國內(nèi)固體絕緣柜發(fā)展現(xiàn)狀

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展現(xiàn)狀（本稿摘錄中電聯(lián)輸配電技術(shù)協(xié)作網(wǎng)固體絕緣研討）國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀政策背景具有優(yōu)異的絕緣和滅弧性能的SF6氣體，在電力設(shè)備中應(yīng)用十分廣泛。但是SF6氣體是國際公認(rèn)六種溫室氣體之一。《聯(lián)合國氣候變化公約》和《京都議定書》對溫室氣體排放均有明確的限制要求和減排目標(biāo)，我國作為簽約國，在減少溫室氣體排放方面也承擔(dān)著義不容辭的責(zé)任與義務(wù)，因此，國內(nèi)SF6氣體的使用會(huì)受到越來越多的限制，逐步減少SF6氣體的排放是國際社會(huì)的共識(shí)。為了彌補(bǔ)SF6充氣柜的不足，近幾年在國內(nèi)外市場上出現(xiàn)了環(huán)保型環(huán)網(wǎng)柜，包括：無SF6氣體絕緣的環(huán)網(wǎng)柜、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜、復(fù)合絕緣環(huán)網(wǎng)柜。目前，環(huán)保型環(huán)網(wǎng)柜固體是一種正進(jìn)入規(guī)模應(yīng)用的配電新產(chǎn)品，其中，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜已列入國家電網(wǎng)公司1285號(hào)文件及國家電網(wǎng)公司“十二五”規(guī)劃《國家電網(wǎng)公司第一批重點(diǎn)推廣新技術(shù)目錄》。文件明確提出：“從技術(shù)可靠性和環(huán)保要求更加嚴(yán)格的發(fā)展趨勢看，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具有全面取代SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的趨勢?！?012年3月2日，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW730-2012《12KV固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)條件》。應(yīng)用現(xiàn)狀概述5年多來，復(fù)合絕緣環(huán)網(wǎng)柜更多采用固體絕緣技術(shù)，使得固體絕緣的特征在產(chǎn)品中顯現(xiàn)，越來越受到行業(yè)的關(guān)注。根據(jù)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜專業(yè)委員會(huì)會(huì)員單位提供的資料有顯示，從2008年到2012年，我國固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜及復(fù)合絕緣環(huán)網(wǎng)柜年銷售量已經(jīng)達(dá)到2萬臺(tái)，大部分已在電網(wǎng)上運(yùn)行，電壓等級(jí)以12kv為主，最早運(yùn)行時(shí)間為2006年，但在固體絕緣材料的外表面設(shè)置接地的地電極產(chǎn)品很少。產(chǎn)品投放的市場覆蓋全國十幾個(gè)地區(qū)，其中，應(yīng)用量較大的有安徽和浙江、新疆等省份，其次是內(nèi)蒙古、北京、西藏、山東、云南、廣東、海南、貴州、四川、青海、湖北等地區(qū)，海拔4000米的西藏拉薩也有產(chǎn)品掛網(wǎng)運(yùn)行。用戶中非電網(wǎng)用戶占到總用戶比例的60%，從2008年到2011年每年都在按12%以上比例增加，2012年出現(xiàn)了下降，在2011年基礎(chǔ)上下降了30%。技術(shù)現(xiàn)狀分析固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在決議結(jié)構(gòu)上是以固體絕緣材料作為外絕緣的主要部分，并輔以其它絕緣結(jié)構(gòu)的環(huán)網(wǎng)柜，為了使真正的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上不受環(huán)境條件的影響，將高壓帶電體封閉、包覆或固封，在固體絕緣材料的外表面設(shè)置接地的地電極，以單一的固體絕緣材料作為主絕緣介質(zhì)，同時(shí)還可以充分發(fā)揮固體絕緣材料擊穿場強(qiáng)的潛能。由于在導(dǎo)體與地之間無空氣介入，導(dǎo)體對地之間、相與相之間的絕緣由固體絕緣材料承擔(dān)，從而提高了產(chǎn)品的安全性、可靠性。由此理念而進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需要解決屏蔽及其連續(xù)性、絕緣材料表面金屬化、隔離、接地電場優(yōu)化等技術(shù)。目前，國內(nèi)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜已有數(shù)十種結(jié)構(gòu)，但能夠?qū)崿F(xiàn)在固體絕緣材料的外表面設(shè)置接地電極的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)很少，結(jié)構(gòu)特征主要有兩大派系，第一派系：以伊頓電力設(shè)備有限公司固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)派生出來的產(chǎn)品：真空斷路器或真空負(fù)荷開關(guān)+空氣絕緣的隔離/接地開關(guān)?？諝饨^緣的隔離/接地開關(guān)運(yùn)動(dòng)方式又分為：刀閘旋轉(zhuǎn)式和觸指直動(dòng)式；隔離/接地開關(guān)的運(yùn)動(dòng)速度由快速運(yùn)動(dòng)和勻速運(yùn)動(dòng)兩種。第二派系：以日本東芝固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)派生出來的產(chǎn)品：真空斷路器或真空負(fù)荷開關(guān)+真空絕緣的隔離/接地開關(guān)。兩大派系的區(qū)別主要在隔離/接地開關(guān)的絕緣方式的不同。3.1第一派系，空氣絕緣方式的隔離/接地開關(guān)第一派系的固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是目前生產(chǎn)和使用最多的產(chǎn)品。絕緣結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是以固體絕緣材料+大氣作為外絕緣。其技術(shù)方案產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、成本低，用戶比較容易接受。產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)與SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相似，由電纜室、母線室、機(jī)構(gòu)室、開關(guān)室、儀表室組成。功能單元分為：斷路器單元、負(fù)荷開關(guān)單元、組合電器單元、高壓計(jì)量單元、母聯(lián)到單元等組成。單元間的連接采用固體絕緣母線連接，連接工藝主要采用電纜附件連接的工藝方式，固體絕緣母線分為兩種：一種是采用銅棒與硅橡膠合成的硬連接方式，另一種是采用軟電纜的方式。為了適合惡劣環(huán)境條件下使用，有些產(chǎn)品將高壓主回安全性爆炸發(fā)生概率極低SF6易泄漏，泄漏后會(huì)發(fā)生爆炸可靠性絕緣殼體內(nèi)部空腔有積水、凝露可能性，絕緣殼體外表面局部放電不穩(wěn)定可靠性高機(jī)械壽命100005000/10000維護(hù)管理不需要檢查氣體泄漏，有環(huán)氧殼體空腔為密封結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品仍需泄漏監(jiān)視需氣體泄漏和壓力監(jiān)視壽命終結(jié)可回收性環(huán)氧樹脂與金屬的剝離困難，環(huán)氧樹脂回收價(jià)值不高SF6回收費(fèi)用大其他材料可回收、分類應(yīng)用范圍對濕度、海拔敏感，現(xiàn)場的可擴(kuò)展，應(yīng)用范圍較大高溫、高寒地區(qū)不適用現(xiàn)場可擴(kuò)展稍差占地面積與SF6體積相當(dāng)或略大小成本斷路器單元與SF6柜相當(dāng)負(fù)荷開關(guān)單元成本大幅增加成本低4.3與不使用SF6氣體絕緣的環(huán)網(wǎng)柜比較絕緣可靠性零件個(gè)數(shù)維護(hù)性安全性價(jià)格真空和環(huán)氧樹脂澆注★★★★○干燥空氣+隔板絕緣▲▲▲○★CO?氣體+真空○▲▲▲★★---很好○---良好▲---一般4.4結(jié)構(gòu)優(yōu)勢優(yōu)勢項(xiàng)目與環(huán)境協(xié)調(diào)主回路固體絕緣隔離開關(guān)采用真空絕緣或空氣絕緣后，不使用SF6氣體小型、輕量化高性能環(huán)氧樹脂的應(yīng)用簡化的主回路結(jié)構(gòu)采用分相式外層屏蔽實(shí)現(xiàn)小型、輕量化提高安全性、可靠性采用分相式外層屏蔽抑制短路故障、可觸摸省力維護(hù)省去平常的氣體壓力監(jiān)視采用固體絕緣外層屏蔽以減少維護(hù)量操作機(jī)構(gòu)簡易化設(shè)計(jì)及產(chǎn)品模塊化結(jié)構(gòu)，零件數(shù)量少，免維護(hù)5、存在的不足5.1屏蔽與絕緣表面金屬化固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)主要需要解決的問題是屏蔽及其連續(xù)性、絕緣材料表面金屬化、隔離、接地、電場優(yōu)化等技術(shù)。目的是實(shí)現(xiàn)包覆后的絕緣介質(zhì)外表面涂覆導(dǎo)電半導(dǎo)電屏蔽層并可直接可靠接地，降低、排除使用環(huán)境對產(chǎn)品的影響。目前，國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品中很大一部分絕緣件表面均未做屏蔽與金屬化處理，局放指標(biāo)較高；運(yùn)行中絕緣件受環(huán)境空氣中灰塵和潮氣侵入，絕緣件表面的電場受到破壞，出現(xiàn)泄漏電流和表面放點(diǎn)現(xiàn)象，久而久之會(huì)出現(xiàn)絕緣擊穿和發(fā)生相間短路故障。同事，因表面未可靠接地在人接觸時(shí)會(huì)出現(xiàn)人生傷亡事故。5.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化與環(huán)境適應(yīng)設(shè)計(jì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是屬于配電系統(tǒng)末端的配電設(shè)備，大部分設(shè)備安裝在戶外的金屬或非金屬箱體內(nèi)，環(huán)境非常惡劣，設(shè)備的性能和可靠性受環(huán)境因素較大。受潮氣、灰塵、溫差和空氣中化學(xué)物質(zhì)的作用，會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品零件的銹蝕、表面氧化、凝露等現(xiàn)象，從而帶來環(huán)網(wǎng)柜操作機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)部分卡澀、絕緣件表面的電場破壞、積水等，使得設(shè)備出現(xiàn)拒分、拒和、絕緣件沿面放電、短路、接地等故障。因此，應(yīng)注重產(chǎn)品適應(yīng)戶外環(huán)境方面的結(jié)構(gòu)研究和工藝改進(jìn)，解決因銹蝕、潮氣、灰塵、凝露等現(xiàn)象帶來的拒動(dòng)、絕緣下降等質(zhì)量問題。5.3對于“假斷口”的認(rèn)識(shí)采用空氣絕緣的隔離開關(guān)、接地開關(guān)，實(shí)質(zhì)上是將斷口二端的靜觸座、動(dòng)觸座安裝在同一個(gè)絕緣件上，過去常稱這種斷口為“假斷口”。當(dāng)開關(guān)處于分閘狀態(tài)時(shí)，動(dòng)、靜觸座之間的絕緣性能由動(dòng)、靜觸座間的空氣、絕緣件的沿面爬電距離共同決定，需要對這種斷口進(jìn)行電廠分析和優(yōu)化，采用技術(shù)措施使電場均勻，降低工作場強(qiáng)。由于這種斷口存在絕緣件的沿面閃絡(luò)因素，大大增加了斷口擊穿的幾率。這種結(jié)構(gòu)的隔離斷口擊穿或閃絡(luò)將會(huì)使主回路的停電線段帶電，有可能增加人員傷亡的幾率。隨環(huán)境的影響，絕緣材料的老化，該沿面的泄漏電流會(huì)增加、絕緣性能會(huì)下降，對產(chǎn)品可靠性產(chǎn)生多大的影響需要有充分的認(rèn)識(shí)和驗(yàn)證。5.4運(yùn)行、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是今年推出的新技術(shù)產(chǎn)品，由于前期沒有對掛網(wǎng)試運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)合理的布局設(shè)計(jì)，使母線掛網(wǎng)運(yùn)行的數(shù)量還不是很多，運(yùn)行累計(jì)時(shí)間也比較短，特別是掛網(wǎng)運(yùn)行的區(qū)域不夠全面。如：高溫地區(qū)、高寒地區(qū)、高海拔地區(qū)、沿海地區(qū)、多雨和溫差變化大的地區(qū)等，要積累不同地區(qū)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，有針對性對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜進(jìn)行改進(jìn)，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品安全、穩(wěn)定的可靠性。5.5規(guī)?；a(chǎn)工藝與成本對于用戶來說，盡管非?？粗毓腆w絕緣環(huán)網(wǎng)柜的緊湊尺寸、良好安全性能、免維護(hù)等，但是較高的價(jià)格使其放棄固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜而采用SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，因此，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、標(biāo)準(zhǔn)化、批量化、工業(yè)化生產(chǎn)是降低制造成本的前提條件，這樣可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用。5.6標(biāo)準(zhǔn)的宣貫和統(tǒng)一電網(wǎng)運(yùn)行安全是第一位，新的產(chǎn)品用戶需要一個(gè)認(rèn)識(shí)和熟練的過程，需要做大量的對運(yùn)行技術(shù)人員的培訓(xùn)工作。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)需要加快推進(jìn)，在產(chǎn)品本身的標(biāo)準(zhǔn)化上還需要做更多的工作，如接地的問題。、隔離開關(guān)的位置問題等都需要統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。6、亟待解決的問題6.1需從固體絕緣技術(shù)的原理入手，對絕緣件的電場、磁場、溫度場、屏蔽及表面的接地進(jìn)行科學(xué)計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)；6.2高性能環(huán)氧樹脂的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)可回收再利用，實(shí)現(xiàn)真正意義的環(huán)保；6.3采用真空絕緣的隔離/接地開關(guān)的技術(shù)優(yōu)化；6.4真空斷路器/負(fù)荷開關(guān)、隔離/接地開關(guān)用操作機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化；6.5運(yùn)行中密封腔體密封性能的簡易監(jiān)測技術(shù)。7、發(fā)展前景分析7.1宏觀環(huán)境分析“十二五”期間將是深化改革開放、加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的攻堅(jiān)時(shí)期，我國經(jīng)濟(jì)有望繼續(xù)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)較快增長，進(jìn)入新一輪上升周期。雖然中國經(jīng)濟(jì)增長速度放緩，但電力作為先行行業(yè)，發(fā)展速度略高于整體經(jīng)濟(jì)增長速度，“十二五”期間電力投資依然強(qiáng)勁，發(fā)展態(tài)勢良好。一是發(fā)展環(huán)境日趨完善，我國目前重點(diǎn)發(fā)展高科技產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟(jì)增長正逐步從粗放式的經(jīng)濟(jì)管理模式轉(zhuǎn)變成為有保有壓的格局，各行業(yè)正處于由固定投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長，從數(shù)量上的增長轉(zhuǎn)變到質(zhì)量上的增長、從傳統(tǒng)加工型企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榭萍夹推髽I(yè)的轉(zhuǎn)型機(jī)遇期；二是國內(nèi)市場需求潛力巨大，隨著我國工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、市場化的深入發(fā)展，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域建設(shè)的加快，所涉及的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造對智能化電氣設(shè)備業(yè)務(wù)發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，相關(guān)需求將保持持續(xù)增長，為智能化、環(huán)保型、節(jié)能型的電氣設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了廣闊的市場空間；三是一次設(shè)備智能化帶來新的技術(shù)機(jī)遇，智能化電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)尚未定性，目前產(chǎn)品界定處于模糊階段，使得一次和二次節(jié)設(shè)備的成品認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)檢驗(yàn)收依據(jù)沒有明顯的界限。行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定，是策劃和引導(dǎo)市場的起點(diǎn)，是結(jié)束發(fā)展的龍頭環(huán)節(jié)，制定者可能成為行業(yè)的組織者，把握市場先機(jī)，從而深化出巨大的體量。7.2行業(yè)產(chǎn)品需求總量持續(xù)上升根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，近年來，全國輸配電設(shè)備市場需求總量呈上升趨勢，需求增長最快的是發(fā)展中國家，我國又屬于其中增長最快的市場之一，現(xiàn)在成為國際第二大市場，我國電力市場發(fā)展在某種程度上代表著當(dāng)今國際高壓開關(guān)市場的發(fā)展。2012年，我國電力市場增長趨勢，總體平衡