一、概述

空氣絕緣的應(yīng)用歷史悠久，且技術(shù)已經(jīng)非常成熟，空氣資源豐富，但因 空氣的絕緣性能所限，空氣絕緣開關(guān)柜體積較大，占地面積大，且易受環(huán)境 影響，不穩(wěn)定因素較多。所以，空氣絕緣開關(guān)柜通常應(yīng)用于戶內(nèi)環(huán)境。

氣體絕緣當(dāng)前主要是 SF6 氣體，也有一部分 SF6 與 N2 或 CO2 的混合氣 體(基本處于試驗(yàn)階段，未能大規(guī)模應(yīng)用)。SF6 氣體化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，具有 優(yōu)異的絕緣和滅弧性能， 在電力設(shè)備中應(yīng)用十分廣泛， SF6 氣體絕緣開關(guān)柜的 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，不受外界環(huán)境因素的影響，適應(yīng)性極強(qiáng)。但是，SF6 氣體 是國際公認(rèn)六種溫室氣體之一，從環(huán)境保護(hù)的角度，應(yīng)當(dāng)少用或不用 SF6 氣 體;另外，《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，逐步減少并最終停止使用 SF6 氣體是國際社會(huì)的共識(shí)。另外，SF6 絕 緣開關(guān)柜的泄漏問題也是一個(gè)不可回避的現(xiàn)實(shí)問題。

為了彌補(bǔ) SF6 充氣柜的缺點(diǎn)，近幾年在國內(nèi)外市場上出現(xiàn)了固體絕緣開 關(guān)柜。所謂固體絕緣就是將數(shù)組開關(guān)和相關(guān)帶電部件整體采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行 澆注，通過自動(dòng)壓力凝膠技術(shù)設(shè)計(jì)制造了固體絕緣供電設(shè)備。該種供電設(shè)備 無任何有毒物質(zhì)的排放，完全符合環(huán)保要求。這樣一來使開關(guān)內(nèi)部相間及對 地的安全絕緣距離從空氣絕緣的 125mm 縮短到 6-8mm， 大大減小了開關(guān)柜的 體積。 由于開關(guān)內(nèi)部部所有連接部分采用環(huán)氧樹脂澆注，與前兩種開關(guān)柜相 比連接部位的強(qiáng)度加強(qiáng)了很多。這種開關(guān)柜和 SF6 充氣柜一樣，可用在環(huán)境 惡劣的地方使用，并且真正做到了免維護(hù)。

二、國家電網(wǎng)對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的政策法規(guī)

2011 年 8 月 31 號，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了《國家電網(wǎng)公司第一批重點(diǎn)推廣 新技術(shù)目錄》(國家電網(wǎng)科[2011]1285 號)，文件指出：“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。但是，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的工藝要求高于 SF6 氣體絕緣環(huán)網(wǎng) 柜，若工藝手段不完善，則絕緣隱患、故障概率、危害性高于 SF6 氣體絕緣 環(huán)網(wǎng)柜，需要確保原材料質(zhì)量及工藝水平”。

10 月 22 日， 中國電科院產(chǎn)業(yè)公司北京電研華源電力技術(shù)有限公司建設(shè)的 國內(nèi)首條智能固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜自動(dòng)化生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。智能固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜 自動(dòng)化生產(chǎn)線是中國電科院智能配電產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能提升項(xiàng)目的核心部分，是目前 國內(nèi)技術(shù)水平最高、規(guī)模最大、工藝最先進(jìn)的環(huán)網(wǎng)柜自動(dòng)化生產(chǎn)線，專業(yè)生 產(chǎn)華源公司自主研發(fā)、具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代智能環(huán)保型環(huán)網(wǎng)柜。

2012 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》，起草單位有中國電力科學(xué)研究院、北京市電力 公司、上海市電力公司、浙江省電力公司。

三、國內(nèi)外行業(yè)對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的分析

隨著國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《12kV 固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)條件》的出爐， 作為國家電網(wǎng)公司“十二五”的一大技術(shù)革新推廣，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜越來越 受到行業(yè)的關(guān)注和青睞。業(yè)內(nèi)專家探尋固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜對上一代的通用產(chǎn)品 ——SF6 環(huán)網(wǎng)柜的超越與革新。

據(jù)了解，北京雙杰電氣股份有限公司從 2005 年 10 月開始進(jìn)行固體絕緣 環(huán)網(wǎng)柜項(xiàng)目的研發(fā)，歷時(shí) 2 年 7 個(gè)月研制成功，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜為國內(nèi)首創(chuàng)、 具有國際發(fā)明專利產(chǎn)品。經(jīng)過四年的穩(wěn)定運(yùn)行，其安全、智能、環(huán)保、靈活、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的前期調(diào)研 適合惡劣環(huán)境等優(yōu)勢一一得到確證。整理內(nèi)業(yè)權(quán)威人士的言論，總結(jié)出固體 絕緣環(huán)網(wǎng)柜對 SF6 環(huán)網(wǎng)柜實(shí)現(xiàn)五大超越。

3.1 實(shí)現(xiàn)全絕緣

SF6 氣體環(huán)網(wǎng)柜是以六氟化硫作為絕緣介質(zhì)的，雖然經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，不 斷提高質(zhì)量，但實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)遇到漏氣的問題，氣體泄漏會(huì)對開 關(guān)的運(yùn)行造成極大的隱患和危險(xiǎn)。而漏氣這個(gè)問題受限于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原理， 是無法根本解決的。而相對高壓 GIS 設(shè)備集中便于管理，充氣環(huán)網(wǎng)柜因其分 布廣，實(shí)際運(yùn)行中難以進(jìn)行全方位的監(jiān)督管理，也給運(yùn)行帶來隱患。固體絕 緣環(huán)網(wǎng)柜在結(jié)構(gòu)原理上完全取消了 SF6 氣體及相應(yīng)氣箱部件， 采用絕緣套筒固 化開關(guān)部件，由封閉母線連接各個(gè)回路，整體實(shí)現(xiàn)全封閉全絕緣。從制造上 來講，相與相是分隔的;從電氣學(xué)來講，相間不會(huì)短路。它沒有壓力氣箱、 泄壓閥、防滑部件等，真正實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。

3.2 智能升級

隨著 2010 年智能電網(wǎng)被寫入《政府工作報(bào)告》，智能電網(wǎng)建設(shè)正式成為 國家的基本發(fā)展戰(zhàn)略。配網(wǎng)自動(dòng)化的改造，自動(dòng)化控制必須要實(shí)現(xiàn)電動(dòng)控制。 充氣環(huán)網(wǎng)柜手動(dòng)與電動(dòng)結(jié)構(gòu)完全不一樣，將手動(dòng)模式改為電動(dòng)模式，極為困 難。目前諸多的充氣 SF6 環(huán)網(wǎng)柜無法適應(yīng)配網(wǎng)自動(dòng)化改造的需要。固體絕緣環(huán) 網(wǎng)柜極具智能性，現(xiàn)場可以根據(jù)用戶需求引接 PT 電源。電纜接頭可實(shí)現(xiàn)在線 監(jiān)測，給用戶現(xiàn)場的溫度值，同時(shí)數(shù)據(jù)到達(dá)控制終端，運(yùn)行維護(hù)加強(qiáng)，為用 戶解決很多實(shí)用問題。雙杰固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的負(fù)荷開關(guān)采用三工位負(fù)荷開關(guān)， 傳統(tǒng)模式是先儲(chǔ)能再利用彈簧去釋放能量，而儲(chǔ)能是一個(gè)過程，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自 動(dòng)化是不合理的。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜負(fù)荷開關(guān)瞬時(shí)分?jǐn)啵瑸槎嗉壟渚W(wǎng)自動(dòng)化提 供保障。

3.3 杜絕 SF6 污染

據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在所運(yùn)行中壓全密封環(huán)網(wǎng)柜 90%以上都依靠 SF6 氣體作為絕緣 介質(zhì)，這種氣體在充氣、運(yùn)行、回收中不可避免地會(huì)存在泄漏和排放，成為 大氣環(huán)境中的一大污染源。根據(jù)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定 書》，在導(dǎo)致全球變暖的六種溫室氣體中，以 SF6 的溫室效應(yīng)值(GWP)最高， 是 CO2 對大氣影響的 23900 倍。世界各國紛紛立法，減少甚至禁止在電力設(shè)備 中的 SF6 的使用。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜從原理制造上完全與六氟化硫氣體無關(guān)，在 配電網(wǎng)設(shè)備領(lǐng)域的減排環(huán)保提供基礎(chǔ)保證。

3.4 靈活方便

傳統(tǒng)的 SF6 的環(huán)網(wǎng)柜是把幾組開關(guān)封裝在一個(gè)氣箱里面， 如有一個(gè)回路有 問題或者某一回路回路的一項(xiàng)有問題， 那就意味著這個(gè) SF6 環(huán)網(wǎng)柜不能再使用 了，造成用戶的極大浪費(fèi)。傳統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)柜中，充氣環(huán)網(wǎng)柜和單元環(huán)網(wǎng)柜都各 有優(yōu)點(diǎn)。而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜具有拼裝組合結(jié)構(gòu)，靈活性非常強(qiáng)，兼具充氣環(huán) 網(wǎng)柜和單元環(huán)網(wǎng)柜的優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)行中，任意環(huán)網(wǎng)柜發(fā)生問題，都可以及時(shí)設(shè)計(jì) 回路更改方案，當(dāng)場進(jìn)行回路更換，對用戶的使用提供了極大的方便性和靈 活性，降低客戶的運(yùn)營和維護(hù)成本。

3.5 抗惡劣環(huán)境

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜相比 SF6 環(huán)網(wǎng)柜具有突出的抗惡劣環(huán)境能力，在嚴(yán)寒、高 原、潮濕、強(qiáng)風(fēng)沙等惡劣環(huán)境下，適應(yīng)性優(yōu)勢明顯。如在零下 40 多度的嚴(yán)寒 地帶 SF6 氣壓會(huì)降低，容易出現(xiàn)氣體液化，用戶想在寒冷期繼續(xù)使用就必須在 冬天來臨時(shí)及時(shí)充氣保證箱體內(nèi)氣壓在正常值范圍內(nèi)。固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜因?yàn)?不使用 SF6 氣體，所以完全沒有這方面的顧慮。在高原地區(qū)，傳統(tǒng)的 SF6 環(huán)網(wǎng) 柜由于大氣壓力的減小箱體會(huì)自動(dòng)膨脹，容易導(dǎo)致漏氣，只能保障在海拔固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的前期調(diào)研 1500-2000 米以內(nèi)使用， 一旦在海拔超過 3500 米充氣環(huán)網(wǎng)柜則不能正常使用。 而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜無壓力氣箱，即使在超過海拔 4000 米以上的高原都能穩(wěn)定 運(yùn)行。在強(qiáng)風(fēng)沙地帶，風(fēng)沙很容易破壞氣體環(huán)網(wǎng)柜的傳動(dòng)設(shè)備,如將齒輪和鏈 條卡死，導(dǎo)致柜子固化，影響設(shè)備的使用。而固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜把整個(gè)機(jī)構(gòu)全 封裝，外面沒有傳動(dòng)部件，在強(qiáng)風(fēng)沙環(huán)境中可放心使用。在沿海或者高潮濕 地區(qū)環(huán)網(wǎng)柜最怕彈簧、齒輪等生銹導(dǎo)致設(shè)備的無法使用，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜通 過鹽霧試驗(yàn)箱，模仿高鹽高潮濕情況下的生銹測試，最后證明二十年、三十 年內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)生銹狀況。

四、國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)

4.1 北京電研華源電力技術(shù)有限公司

4.2 北京雙杰股份有限公司

4.3 北京清暢電力技術(shù)股份有限公司

4.4 揚(yáng)州北辰電氣設(shè)備有限公司

4.5 珠海康晉電氣有限公司

4.6 沈陽昊誠電氣股份有限公司

4.7 河北箱變電器有限公司