薛昌繁

摘要：環(huán)境友好型經濟發(fā)展模式得到全球各國的重視為新型固體絕緣環(huán)網柜的應用提供了更廣闊的市場空間。區(qū)別于傳統(tǒng)利用SF6氣體作為高壓、超高壓到特高壓開關設備的熄弧和絕緣介質的方式，國網標準固體柜能夠使用環(huán)保高效的固體絕緣材料對各類環(huán)境快速適應并完成完成模塊化組合電力配置工作，具有體積小，絕緣好，結構緊湊，故障率低等顯著優(yōu)勢。但是近年來國內相關技術發(fā)展較為緩慢，國家電網作為產品的主要應用方應該積極作為，引導市場多元競爭和技術高效發(fā)展，盡快與國際領先水平接軌。

關鍵詞：固體絕緣環(huán)網柜;國家電網;現狀分析;設計優(yōu)化

一、引言

新型固體絕緣環(huán)網柜作為一種環(huán)境友好的新型配電重要設施已經在國家電網和南方電網中有較為廣泛的應用。目前這一配電產品主要面向12kv電壓等級的產品提供服務，核心市場為招投標平臺和用戶工程等石油、石化、鐵路相關場景。[1-2]國家從戰(zhàn)略層面重視固體絕緣環(huán)網柜的規(guī)劃化、市場化和創(chuàng)新化應用，2012年發(fā)布的《12k V固體絕緣環(huán)網柜技術條件》為固體絕緣環(huán)網柜在國家電網和南方電網系統(tǒng)中應用標準統(tǒng)一提供了可靠的參考依據。[3]此后2015年發(fā)布的《國家電網公司重點推廣新產品目錄》對固體絕緣環(huán)網柜的標準化配置與應用升級指明了發(fā)展方向，引導面向應用市場的國內外企業(yè)加快研發(fā)并設計適合規(guī)?；瘧貌⒅饾u取代傳統(tǒng)環(huán)境污染嚴重的SF6氣體絕緣環(huán)網柜，實現電力行業(yè)配電環(huán)節(jié)環(huán)保、高效發(fā)展。[4-5]2016年正式投入使用的《12k V固體絕緣金屬封閉開關設備和控制設備》進一步支持新型固體絕緣環(huán)網柜規(guī)?；瘧门c市場化發(fā)展。

二、國網標準固體柜的定義

固體絕緣環(huán)網柜是采用固體絕緣材料作為主絕緣介質，將真空滅弧室及其導電連接、隔離開關、接地開關、主 母線、分支母線等主導電回路單一或者組合 后用固體絕緣介質包覆封裝的一體化集約環(huán)網柜。[6]固體絕緣環(huán)網柜在設計上重視結構緊湊和功能分區(qū)，能夠根據實際配電需求部分激活功能、擴展式組合資源等方式在全密封的狀態(tài)下實現功能發(fā)揮，并能夠利用多層固體柜表面的導電或者半導電屏蔽層實現多層人體安全保障，以便于非專業(yè)人事快速上手使用并購避免嚴重安全事故的發(fā)生，極大地提高了電力行業(yè)與其他行業(yè)融合發(fā)展的可能性，實現配電為主的電力工作提質增效。

固體絕緣環(huán)網柜區(qū)別與傳統(tǒng)利用空氣或者SF6氣體部分直至全部使用經營絕緣進而開展配電工作的環(huán)網柜設計思路，實現了固體柜從空氣絕緣、空氣混合SF6氣體絕緣、全部SF6氣體絕緣發(fā)展到固體絕緣的演變路徑，使得環(huán)網柜的環(huán)境適應性極大提升，絕緣性能顯著優(yōu)化、可配電區(qū)間顯著擴大、空間結構設計科學性和緊湊性顯著提升，以及故障率顯著下降，最重要的是實現了電力行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護相協(xié)調的發(fā)展模式，提升了配電工作的運行效率與可持續(xù)發(fā)展效能。

三、國內標準固體柜在國家電網中的發(fā)展與應用分析

從目前市場應用情況來看，固體絕緣環(huán)網柜主要服務于國家電網和南方電網兩大系統(tǒng)中招投標平臺和用戶工程相關的石油、石化、鐵路等相關業(yè)務場景。固體柜作為配電的重要設施之一，市場上以空氣、SF6氣體及二者混合作為介質的固體柜仍然占據主要份額，統(tǒng)計數據顯示固體柜的市場占有率約為1/7，匯總計算每年國內固體柜的需求量約為4萬單元。

國外固體柜生產優(yōu)勢企業(yè)為瑞士的ABB、法國的施耐德、美國的吉唯達、日本的東芝、韓國的現代等。近年來國內企業(yè)在固體柜研發(fā)與市場拓展方面取得優(yōu)異成績，在柜體、開關等關鍵領域實現了國產化，優(yōu)勢企業(yè)為中能電氣、沈陽昊誠、廣西銀河等。[7]

近年來固體柜技術創(chuàng)新發(fā)展節(jié)奏有所減緩，國內企業(yè)重點發(fā)揮與國家電網深度對接的基礎信息和適配性優(yōu)勢，通過技術研究也設計優(yōu)化不斷縮小與國外技術領先企業(yè)的競爭實力差距，重點提升了其產品的質量可靠性、多元環(huán)境適應性、運行維護便捷性和生產管理規(guī)范性。與此同時，國家電網規(guī)范化定制和技術融合創(chuàng)新方面提出了指導建議與底線要求，對于固體柜市場規(guī)范經營、高效發(fā)展提供了良好條件。

四、保障國內標準固體柜在國家電網共同發(fā)展的策略分析

未來固體絕緣環(huán)網柜發(fā)展是電力行業(yè)提質增效并實現可持續(xù)發(fā)展的必然路徑，也是國內國內技術創(chuàng)新的重要突破方向。為提升國內企業(yè)競爭優(yōu)勢，立足國家電網等實際應用需求開展定向專業(yè)設計、擴大固體絕緣環(huán)網柜的應用場景與范圍，國家電網需要和企業(yè)、市場用戶等主體高效合作。

其一是要多方合理開發(fā)新型高性能絕緣材料。目前固體柜的廣泛使用的絕緣材料為環(huán)氧樹脂，其優(yōu)勢在于原料來源廣泛、成本可控且性能相對穩(wěn)定，但是對陶瓷真空滅弧室進行澆注后容易出現破碎開裂情況，氣體作為絕緣材料不存在毀損更換問題，但是固體絕緣材料的斷裂會導致固體柜工作性能下降甚至喪失，嚴重影響固體柜使用的穩(wěn)定性、連貫性和有效性。目前市場上可能的替代品為“聚六氫三嗪”，國家電網和相關企業(yè)必須高度重視，加快研發(fā)具絕緣性、高耐受力、成本可控、性質穩(wěn)定的絕緣材料，為實現固體柜廣泛應用提供可靠材料保障。

其二是要優(yōu)化澆注技術設計與操作規(guī)范。目前固體柜主要使用的固體絕緣材料為環(huán)氧樹脂，這一材料的性質決定了其澆注成型至可以用作固體柜部件的水平需要較為嚴格的澆注工藝作為支撐，原料成本不高但是制作部件工藝成本高昂導致固體柜絕緣材料的供應受限。為了解決澆注存在的高失誤率、高成本等問題，固體柜生產企業(yè)可以使用催化劑穩(wěn)定形態(tài)同時控制模具溫度，保障按照注入順序依此固化并運用壓力補充塑性，提升現有技術條件下的澆注成型效率。

五、總結

總結來看，固體柜的應用符合電力行業(yè)向環(huán)境友好發(fā)展方向轉型升級的需求，具有良好的市場基礎和廣泛應用空間。但是目前固體柜的實際應用比率較高、絕緣介質有待優(yōu)化、成本控制水平有待提升，為此國家電網和固體柜供應企業(yè)需要加強信息共享與創(chuàng)新合作，通過優(yōu)化設計、提升技術、發(fā)掘材料等方式尋求更廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

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