國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)固體柜與國家電網(wǎng)共同發(fā)展分析

薛昌繁

摘要：環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式得到全球各國的重視為新型固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用提供了更廣闊的市場(chǎng)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(guān)設(shè)備的熄弧和絕緣介質(zhì)的方式，國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)固體柜能夠使用環(huán)保高效的固體絕緣材料對(duì)各類環(huán)境快速適應(yīng)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(jié)構(gòu)緊湊，故障率低等顯著優(yōu)勢(shì)。但是近年來國內(nèi)相關(guān)技術(shù)發(fā)展較為緩慢，國家電網(wǎng)作為產(chǎn)品的主要應(yīng)用方應(yīng)該積極作為，引導(dǎo)市場(chǎng)多元競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)高效發(fā)展，盡快與國際領(lǐng)先水平接軌。

關(guān)鍵詞：固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜;國家電網(wǎng);現(xiàn)狀分析;設(shè)計(jì)優(yōu)化

一、引言

新型固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜作為一種環(huán)境友好的新型配電重要設(shè)施已經(jīng)在國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)中有較為廣泛的應(yīng)用。目前這一配電產(chǎn)品主要面向12kv電壓等級(jí)的產(chǎn)品提供服務(wù)，核心市場(chǎng)為招投標(biāo)平臺(tái)和用戶工程等石油、石化、鐵路相關(guān)場(chǎng)景。[1-2]國家從戰(zhàn)略層面重視固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的規(guī)劃化、市場(chǎng)化和創(chuàng)新化應(yīng)用，2012年發(fā)布的《12k V固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)條件》為固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一提供了可靠的參考依據(jù)。[3]此后2015年發(fā)布的《國家電網(wǎng)公司重點(diǎn)推廣新產(chǎn)品目錄》對(duì)固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的標(biāo)準(zhǔn)化配置與應(yīng)用升級(jí)指明了發(fā)展方向，引導(dǎo)面向應(yīng)用市場(chǎng)的國內(nèi)外企業(yè)加快研發(fā)并設(shè)計(jì)適合規(guī)模化應(yīng)用并逐漸取代傳統(tǒng)環(huán)境污染嚴(yán)重的SF6氣體絕緣環(huán)網(wǎng)柜，實(shí)現(xiàn)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(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》進(jìn)一步支持新型固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜規(guī)?；瘧?yīng)用與市場(chǎng)化發(fā)展。

二、國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)固體柜的定義

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜是采用固體絕緣材料作為主絕緣介質(zhì)，將真空滅弧室及其導(dǎo)電連接、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、主 母線、分支母線等主導(dǎo)電回路單一或者組合 后用固體絕緣介質(zhì)包覆封裝的一體化集約環(huán)網(wǎng)柜。[6]固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在設(shè)計(jì)上重視結(jié)構(gòu)緊湊和功能分區(qū)，能夠根據(jù)實(shí)際配電需求部分激活功能、擴(kuò)展式組合資源等方式在全密封的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)功能發(fā)揮，并能夠利用多層固體柜表面的導(dǎo)電或者半導(dǎo)電屏蔽層實(shí)現(xiàn)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(yán)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(shí)現(xiàn)配電為主的電力工作提質(zhì)增效。

固體絕緣環(huán)網(wǎng)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(jīng)營絕緣進(jìn)而開展配電工作的環(huán)網(wǎng)柜設(shè)計(jì)思路，實(shí)現(xiàn)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(wǎng)柜的環(huán)境適應(yīng)性極大提升，絕緣性能顯著優(yōu)化、可配電區(qū)間顯著擴(kuò)大、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性和緊湊性顯著提升，以及故障率顯著下降，最重要的是實(shí)現(xiàn)了電力行業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的發(fā)展模式，提升了配電工作的運(yùn)行效率與可持續(xù)發(fā)展效能。

三、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)固體柜在國家電網(wǎng)中的發(fā)展與應(yīng)用分析

從目前市場(chǎng)應(yīng)用情況來看，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜主要服務(wù)于國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)兩大系統(tǒng)中招投標(biāo)平臺(tái)和用戶工程相關(guān)的石油、石化、鐵路等相關(guān)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。固體柜作為配電的重要設(shè)施之一，市場(chǎng)上以空氣、SF6氣體及二者混合作為介質(zhì)的固體柜仍然占據(jù)主要份額，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示固體柜的市場(chǎng)占有率約為1/7，匯總計(jì)算每年國內(nèi)固體柜的需求量約為4萬單元。

國外固體柜生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)企業(yè)為瑞士的ABB、法國的施耐德、美國的吉唯達(dá)、日本的東芝、韓國的現(xiàn)代等。近年來國內(nèi)企業(yè)在固體柜研發(fā)與市場(chǎng)拓展方面取得優(yōu)異成績(jī)，在柜體、開關(guān)等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)化，優(yōu)勢(shì)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(shù)創(chuàng)新發(fā)展節(jié)奏有所減緩，國內(nèi)企業(yè)重點(diǎn)發(fā)揮與國家電網(wǎng)深度對(duì)接的基礎(chǔ)信息和適配性優(yōu)勢(shì)，通過技術(shù)研究也設(shè)計(jì)優(yōu)化不斷縮小與國外技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力差距，重點(diǎn)提升了其產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、多元環(huán)境適應(yīng)性、運(yùn)行維護(hù)便捷性和生產(chǎn)管理規(guī)范性。與此同時(shí)，國家電網(wǎng)規(guī)范化定制和技術(shù)融合創(chuàng)新方面提出了指導(dǎo)建議與底線要求，對(duì)于固體柜市場(chǎng)規(guī)范經(jīng)營、高效發(fā)展提供了良好條件。

四、保障國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)固體柜在國家電網(wǎng)共同發(fā)展的策略分析

未來固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展是電力行業(yè)提質(zhì)增效并實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然路徑，也是國內(nèi)國內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新的重要突破方向。為提升國內(nèi)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，立足國家電網(wǎng)等實(shí)際應(yīng)用需求開展定向?qū)I(yè)設(shè)計(jì)、擴(kuò)大固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的應(yīng)用場(chǎng)景與范圍，國家電網(wǎng)需要和企業(yè)、市場(chǎng)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(shì)在于原料來源廣泛、成本可控且性能相對(duì)穩(wěn)定，但是對(duì)陶瓷真空滅弧室進(jìn)行澆注后容易出現(xiàn)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(huì)導(dǎo)致固體柜工作性能下降甚至喪失，嚴(yán)重影響固體柜使用的穩(wěn)定性、連貫性和有效性。目前市場(chǎng)上可能的替代品為“聚六氫三嗪”，國家電網(wǎng)和相關(guān)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(zhì)穩(wěn)定的絕緣材料，為實(shí)現(xiàn)固體柜廣泛應(yīng)用提供可靠材料保障。

其二是要優(yōu)化澆注技術(shù)設(shè)計(jì)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(zhì)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(yán)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(dǎo)致固體柜絕緣材料的供應(yīng)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(chǎn)企業(yè)可以使用催化劑穩(wěn)定形態(tài)同時(shí)控制模具溫度，保障按照注入順序依此固化并運(yùn)用壓力補(bǔ)充塑性，提升現(xiàn)有技術(shù)條件下的澆注成型效率。

五、總結(jié)

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

參考文獻(xiàn)

[1]張冶文，潘佳萍，鄭飛虎，安振連，楊黎明，朱智恩，俞恩科，張磊.固體絕緣介質(zhì)中空間電荷分布測(cè)量技術(shù)及其在電氣工業(yè)中的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2019，45（08）：2603-2618.

[2]劉玉春，董雪生，郎福成.固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)模塊局部放電原因分析及解決方案[J].高壓電器，2018，54（08）：246-251.

[3]顧蘊(yùn)潔. 固體絕緣件絕緣壽命特性及其復(fù)合絕緣可靠性試驗(yàn)研究[D].鄭州大學(xué)，2018.

[4]吳良云，韓云，陳友強(qiáng).12kV固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的研究與發(fā)展現(xiàn)狀[J].電氣技術(shù)，2017（06）：8-12.

[5]潘臻，溫定筠，彭鵬，范迪銘，王津.SF_6氣體分解產(chǎn)物檢測(cè)技術(shù)在開關(guān)類設(shè)備狀態(tài)診斷中的應(yīng)用[J].高壓電器，2016，52（07）：196-201.

[6]鄧虎. 12kV環(huán)保型環(huán)網(wǎng)柜與中置柜關(guān)鍵部件絕緣特性的研究[D].廈門理工學(xué)院，2016.

[7]張爾劍.淺談固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展?fàn)顩r及關(guān)鍵技術(shù)[J].信息系統(tǒng)工程，2015（06）：65-66+68.