固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜自問世以來，以其環(huán)保、安全、智能、靈活等特點得到用戶的認可，已有相當數(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)討論組成員針對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個特殊問題：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)柜半導涂層技術(shù)研究、固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可視斷口實驗研究及固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜關(guān)鍵技術(shù)研究進行了調(diào)研。
為保證特殊問題結(jié)論性意見的真實性、準確性和較強的參考性，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)研的形式對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的四個特殊問題進行了調(diào)研。線上調(diào)研采用調(diào)研問卷形式對組內(nèi)成員進行調(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)成員對固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜四個特殊問題的意見。線下調(diào)研開關(guān)專家及討論組成員與使用單位就當?shù)毓腆w絕緣環(huán)網(wǎng)柜使用情況、運行情況、當前設(shè)備問題進行了技術(shù)交流并現(xiàn)場參觀了設(shè)備運行狀況。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，促進固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的創(chuàng)新和應用水平提高，進一步推動固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜進入大規(guī)模應用。
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“負荷開關(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)重點按本次調(diào)研結(jié)果從實際出發(fā)可以淡化“負荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開發(fā)研究。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導涂層技術(shù)研究
半導涂層技術(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，對于制作過程中的絕緣缺陷、長期運行后的絕緣老化等創(chuàng)造有效的監(jiān)督條件。對于涂敷半導涂層后局放指標略化等現(xiàn)象應從結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝制造上尋求原因，解決問題。建議對固體絕緣外表面的屏蔽措施進行深入研究。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜可視斷口實驗研究
由于一線現(xiàn)場維護人員對所維護的產(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，并沒有明確反對設(shè)置可視窗口的意見，只是可視窗口的“實際效果并不太理想”;所以“可視窗口”并不是擺設(shè)，制造商應從實際運行情況出發(fā)，考慮到戶外產(chǎn)品陽光強烈的實際情況，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)簡單、高機械壽命、高可靠性的操動機構(gòu);研究防止凝露措施(從以往SF6氣體環(huán)網(wǎng)柜運行情況看，凝露嚴重、銹蝕嚴重);研究柜內(nèi)溫升監(jiān)測問題;研究供環(huán)網(wǎng)柜優(yōu)化設(shè)計、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“負荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案是否必要。
明確提出取消“負荷開關(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)，在進線側(cè)基本采用斷路器單元(有的需要實現(xiàn)雙電源備自投功能)或負荷開關(guān)單元(不需要帶保護功能)，在需要帶保護功能的出線側(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方面：
(一)組合電器固體柜在使用成本上不占優(yōu)勢。負荷開關(guān)-熔斷器組合電器固體柜造價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報廢、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。在需要帶保護功能的出線側(cè)安裝斷路器，可以實現(xiàn)在出線側(cè)(用戶側(cè))發(fā)生單相接地的情況下保護動作，出線側(cè)的故障有80%是單相接地，如果直接跳到上一級或變電站會非常麻煩。從分清責任上說，出線側(cè)安裝斷路器并配備相應保護也是必要的，停電了是誰的責任也清楚。
(三)組合電器固體柜的制造工藝需完善。負荷開關(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，因此對合理選配熔斷器、負荷開關(guān)與變壓器的參數(shù)要求較高，另外我們也擔心電流過載時熔斷器發(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。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或者組合電器保護，而容量在800kVA以上的變壓器基本都是由斷路器提供保護的，未出現(xiàn)變壓器炸裂事故，而使用斷路器固體柜對變壓器提供保護有6年多，也未出現(xiàn)任何問題?？傮w感覺使用斷路器保護效果還是非常好的。
接受并提供“負荷開關(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，為滿足中國市場的配電特點設(shè)計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12種，分別為：隔離開關(guān)-負荷開關(guān)-接地開關(guān)方案、隔離開關(guān)-負荷開關(guān)-隔離開關(guān)方案、隔離開關(guān)-負荷開關(guān)-熔斷器方案、負荷開關(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，簡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，各個方案自由拼配，既適應批量生產(chǎn)，對產(chǎn)品質(zhì)量也是一個提高，同時減少運輸過程中造成產(chǎn)品故障的幾率。但相對的，成本會有所提高。
還有其它單位對組合方案提出了各自意見。福州供電公司認為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的組合方案，斷路器柜、負荷開關(guān)柜、組合電器柜、PT柜、計量柜、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。
深圳供電局認為斷路器單元用的多，負荷開關(guān)柜、組合電器柜用的很少。
電研華源認為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜組合方案優(yōu)化應該重點考的因素有：組合電器柜負荷開關(guān)和熔斷器額定電流是否進行了合理匹配?限流熔斷器額定電流可靠性選擇及熱效應問題是否考慮直通柜、計量柜、PT柜、斷路器柜，接地開關(guān)及隔離開關(guān)機械壽命是否匹配?實體固封和空腔密封的結(jié)構(gòu)方式是否合理?
河南森源認為固體絕緣柜的方案應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、負荷開關(guān)柜、組合電器柜、分段柜和計量柜。
綜上所術(shù)，用戶對“負荷開關(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)重點按本次調(diào)研結(jié)果從實際出發(fā)可以淡化“負荷開關(guān)-熔斷器組合柜”方案的開發(fā)研究。
固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜半導涂層技術(shù)研究
對半導涂層分成三種意見：明確贊成、明確反對、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)外殼進行半導導電層的噴涂目的有四個：當絕緣破壞時使短路故障只發(fā)生相對地間，減少內(nèi)部燃弧的電弧能量，降低故障風險;能在任何環(huán)境下保持絕緣性能，不用對模塊外表面進行清掃，實現(xiàn)免維護;為了起到電磁屏蔽，均衡內(nèi)部電磁場的作用，即便是金屬異物進入柜中，電場分布也不會改變;保護操作檢修人員觸摸該絕緣模塊表面時，不至于發(fā)生電擊危險。
絕緣模塊外表面不涂敷或局部涂敷屏蔽層時，其電場耐受是由空氣和絕緣材料共同承擔的，絕緣材料可能會承擔的多一些。嚴格地講，它應認為是復合絕緣。有接地屏蔽層的絕緣模塊，其電場耐受就全部由絕緣材料承擔了。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電或半導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導電層，該固體絕緣套筒就可以通過局放試驗，如果對該固體絕緣套筒進行了半導導電層的噴涂，局放試驗就過不去，甚至1.1倍工頻時局放達到500pC以上。出現(xiàn)這個問題，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)，這是一個材料與工藝制造導致的問題。而且還與該絕緣套筒模塊的設(shè)計有著直接的關(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(干燥空氣還是氮氣、復合絕緣氣體等)、氣體絕緣距離等。
石家莊科林電氣明確反對半導體涂層。在電纜等產(chǎn)品上半導體涂層可以均勻電場，減小局放。但是在導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)腔安裝導體，在導體和絕緣件有空氣的情況下，加半導體涂層對局放量減小并不起作用。而且在環(huán)網(wǎng)柜運行的情況下絕緣件是不許操作人員觸摸的，所以用半導體涂層保障人員安全也沒有意義。
認為半導體涂層需要進一步半導體涂層的有河南森源、揚州新概念電氣、北京雙杰電氣、新疆烏魯木齊電業(yè)局。
河南森源認為固體絕緣柜絕緣件表面是否應該噴涂半導體涂層的問題應進行深入的探討。從運行角度看，表面噴涂后，設(shè)備不會因為環(huán)境條件等因素出現(xiàn)絕緣的下降。但從設(shè)計制造角度看，此要求導致設(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)境條件的影響應是固體絕緣柜探索的問題之一。
揚州新概念電氣認為12kV不涂敷，三相獨立，表面處理后，絕緣實際是下降了，局放指標變大了。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電層的，由公司制造并正已投入電力系統(tǒng)運行的固體柜數(shù)量在15000面左右，運行地點分布在貴州、新疆、安徽、青海、廣西、四川、深圳、廣州等，時間最長的已經(jīng)安全運行近七年，還未發(fā)現(xiàn)有問題。對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)，三個獨立的單相固封模塊組裝為一個單元。如果固封模塊外表面未噴涂導電層，整機局放量在20pC以內(nèi);如果噴涂導電層，整機局放量在100pC以內(nèi)。固封模塊外表面噴涂導電層后，與未噴涂相比，產(chǎn)品絕緣強度反而下降了。新概念廠家根據(jù)近7年來積累的固體柜生產(chǎn)和運行經(jīng)驗，建議固封絕緣件外表面不作半導涂層強制要求。
北京雙杰電氣認為這種技術(shù)已經(jīng)基本成熟，目前產(chǎn)品具有這種技術(shù)含量，實現(xiàn)了外覆半導涂層，技術(shù)標準均達到或超過相關(guān)標準要求。這種技術(shù)對于產(chǎn)品的電場分布、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有很高的要求，且對于絕緣件在工藝制作上有更苛刻的要求，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求更高，并且要有必要的檢測手段，技術(shù)成熟后，半導涂層技術(shù)的應用會使產(chǎn)品運行操作更加安全可靠，相對于產(chǎn)品的成本也會提高。
新疆烏魯木齊電業(yè)局認為在固封絕緣件外表面是否需要噴涂導電層(噴鋅或鋁或半導電體)，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電層的，還沒有發(fā)現(xiàn)有問題。對于是否需要噴涂，主要決定于噴涂導電層后，是否提高了該固封絕緣件的絕緣強度，如果噴涂后，絕緣強度提高了，可以噴涂，如果絕緣強度是下降，建議還是不噴為好。(固封絕緣件是免維護的核心組件，為安全起見，無論在固封絕緣件外表面是否噴涂了導電層，都不會打開金屬蓋板去觸摸固封絕緣件。)
