固体绝缘环网柜及固体绝缘开关柜技术与应用

首先我讲一下，环网柜也好，开关柜也好，从中国80年代的配网改造开始，最初城市网改造是小型化发展，开关柜变成了小型的开关柜，后来随着国际技术的引入，中国配网改造设备有一个比较大的跨越。

到90年代初，最初大的开关柜变成了小的开关柜，有一个半绝缘半密闭的环网柜。这种形式的环网柜开关本体是绝缘的，全绝缘全密封的结构。但开关的下面接线部分和连接部分暴露在空气中，所以从专业的角度来来讲是半绝缘半密闭的环网柜，这种情况下用的比较多。

随着技术改进的话，这种半绝缘半密闭在使用中可能受环境的影响，那么改成全绝缘全密闭的环境，也就是大家说的充气式SF6环网柜。充气式SF6环网柜把几组开关封装在一个气箱里面，是用SF6气体实现绝缘。那么这种环网柜的

话现在用的比较多，电力系统比较多，铁路系统也比较多。

从半绝缘小型开关柜到半绝缘半密闭开关柜再到全绝缘全密闭，这是一种飞跃。

今天给大家介绍的是固体绝缘环网柜和固体绝缘开关柜。什么叫固体绝缘环网柜，固体绝缘开关柜，我介绍一下。首先，固体绝缘环网柜是在SF6充气环网柜基础上发展出来的，它本身是一个全绝缘全密闭，不怕任何环境干扰的一个设备。第二，取消的压力气箱，气箱有漏气维护的麻烦，那么固体绝缘环网柜取消气箱就减少了这样的麻烦。主开关，开关的主开关是针孔，外面绝缘，开关的外面绝缘采用了环氧树脂材料，母线的外绝缘采用硅橡胶的材料，用固体介质做成的全绝缘，全密闭的环网柜和开关柜，当时双杰给定的名字固体绝缘开关柜。

固体绝缘环网柜及固体绝缘开关柜的关键技术

为了便于实际应用，固体绝缘开关柜一个回路就是一个柜子，进出线套管和SF6充气环网柜使用是完全一致的，中间是开关，下面是母线。固体绝缘开关柜上面是环网柜，下面是开关柜，这里面关键几个部件跟大家交流一下。

第一，最主要的是开关部件。开关部件采用了固封极柱技术，将真空开关封装在环氧树脂里面，那么主开关是真空，外绝缘是环氧树脂材料，环氧树脂材料有两个缺点：憎水问题及开裂问题。憎水问题是由厂家保证的，那么我们双杰电气的供货厂家材料树脂材料就是电缆进出线套

管的材料，那么ABB也好，国际各大集团的话都是使用这样的树脂材料，这是保证材料。在防开裂方面，我们在厂内做了相关实验，零下50度半个小时，零上100度一个小时，不少于十个循环，确保这个树脂材料不开裂。

第二，母线采用了真空浇铸技术。母线的外绝缘是硅橡胶材料，这种材料的性能可能更强一些，大家可能使用比较多。

第三，机构，刚才说真空的开关在行业里面规定，真空开关它要配上一个隔离的机构，那么换句话说这是两种开关的组合，一个主开关是真空，隔离和接地的是单独的一个。那么在机构配置上也要考虑的话，那么是主开关断路器的操作，单独一个机构。

第四，自动化终端RTU。双杰公司以前叫北京双杰配电自动化公司，自动化高度内部的一个衔接，这是双杰又一个特点。

固体绝缘环网柜及固体绝缘开关柜的应用

优势

固体绝缘环网柜也好，固体绝缘开关柜，在应用上有什么优势。

第一个方面是安全性提升。首先，环网柜这种产品来讲是免维护的，防护等级很强的一个应用。固体绝缘环网柜也是遵照全绝缘，全密闭的，外面没有任何裸露的问题。但是它和SF6充气环网柜有不一样的几个特点：开关相和相之间完全

隔离的，那么从结构本身就决定了这种产品相间短路的可能性是不存在的，这种产品不存在相间短路，那么这种产品的安全性就很高了。第二，取消了所有压力气箱，不用考虑漏气的问题，不会相间短路，又没有压力气箱，所以定性这个产品有很强的防爆性能。我们做过相关实验，整个的柜子放在水中带电运行24小时，各项检测数据都达到要求。在实际应用中有数台柜子水淹的话有达到2/3的高度，最高一次坚持了7天进水运行，所以说这种产品的可靠性。第三，开关是三相分别可视，看断点再去检修，国外的产品没有断点，国内的产品有，但是SF6充气环网柜它是ABC是纵向排列的，我们观察窗可以看见首相，后面看不见其它两相，固定绝缘环网柜，固定绝缘开关柜，三相横过来，每一相都有独立的观察窗可以看断点，所以对运行维护有很高的一个安全性。

第二个方面是灵活性。固体绝缘环网柜、固体绝缘开关柜采用了单元模块化技术组合而成，又是全绝缘，全密闭组合而成的。那么这样的情况有一个很大的好处，任意一个回路，如果有一

个问题的话，我可以现场换一个开关，换一个回路，而不需要像传统SF6环网柜换整组。现场改变方案，充气环网柜做不到，而固体绝缘环网柜是拼装而成的，想改变方案，随时自己去改，它的灵活性，灵活性决定了运行成本。

第三个方面是智能提升。SF6充气环网柜要自动化的话，首先要解决手动和电动的问题，要电动才能自动化，那么SF6出厂的时候决定好了，你得先是电动的，马上这边加上一个电源PT的套管。固体绝缘开关柜是拼装而成的，这个电源PT没有办法用户设计的时候要考虑以后的发展，你用户自己加自动化，自己加PT自己做。传统的SF6开关它是先储能后分闸，如果说多级串联的话，可能是一个累加，对自动化的实现不利，固定绝缘环网柜是瞬时分段，自动化实施是有很大的好处。三相开关不一致检测，传统SF6气体的柜子，那么三相开关如果说有问题的话，三相不到位的话可能报不了警，马上固体绝缘环网柜，三相内部检查，如果说三相开关不一致，现场声光报警，信号远传安全性提高了很多。

第四个方面是特殊环境下的应用，SF6这个开关柜也好是一个气箱，气体受环境温度的影响，SF6气体在零下40度左右会液化等等。固体绝缘环网柜不考虑气箱，不用这个气体，所以说在严寒的地区它没有SF6这种影响。固体绝缘环网柜不怕严寒，严寒的情况下使用这是一个很大的亮点。第二个高原，SF6气体气箱放在高原的话，因为气体的外界空气比较稀薄，气箱会膨胀，那么漏气的隐患很大，所以SF6气体环网柜在高原应用的话，有很大的限制，固体绝缘环网柜没有气箱，所以说在高原的应用的效果是很好。高潮湿地区和强风沙地带，那么这种情况设备本身是全绝缘全密闭的，但是高潮湿和强风沙是怕机构生锈，双杰公司将机构整体密封，那么机构在这个整体密封里面，这样的话在高潮湿地区不怕机构生锈，强风沙地带不怕风沙，这是特殊的环境。

第五个方面是环保。取消了SF6气体，这是一个明显的环保减排产品。SF6气体是六种温室气体之一，它的危害值是二氧化碳的二万三千九百倍，它的寿命是很长的。SF6是二战的核爆产

物，目前在开关行业大量的应用，所以说固体绝缘环网柜取消了SF6的应用，是一个很强的环保减排产品，这是应用的一个优势。

固体绝缘环网柜的尺寸结构宽度标准都是400，比传统的开关柜要小了很多，高度加上电控箱不到1.5米这样的概念。开关柜考虑安装的实施，这个加高一些，它的总高度1.7米，但是宽度还是400，比传统的开关柜小了很多，又是全绝缘，又是全密闭，又是免维护运行，又是体积小。参数目前双杰的固体绝缘开关柜和固体绝缘环网柜分几个系列，12千伏的，24千伏的，35千伏，那么今天给大家主要介绍就是供电网的话，12千伏，12千伏是电压，断路器可以达到1250安，短路20和25千安是四秒耐受，机械寿命不小于一万次，传统SF6开关是两千次左右，固体绝缘环网柜和固体绝缘开关柜机械寿命超过了SF6的开关，它是不小于一万次的，环境的温度目前检测数据达到零下50度和零上70度的运行。海拔高度可以达到5500米，这个都是SF6气体远远达不到的。

企业优势

固体绝缘环网柜被国家四部委联合发布为国家级重点新产品，被纳入了国家级火炬计划。双杰公司自2007年推出固体绝缘环网柜以后，一直坚持财险保险这是PICC这是保单号，每次事故最高赔偿额保险公司赔偿额90万元。

质量的把控方面，双杰公司是国内第一批自主研发环网柜的企业，11年的发展历史，所以说对环网柜的话双杰有很强的经验，传统的设备检测等等不说了。这里面重点说的几个一个就是盐雾试验箱，对机构和金属固件防锈处理双杰看的比较重。这个里面检测高潮湿，高盐雾环境下金属固件能不能生锈20年、30年，这是一个必要的检测设备。通过这种检测设备，双杰公司的固体绝缘环网柜，固体绝缘环网柜应用中国最年轻的是海南三沙市。那么沿海的环境都是潮湿的环境，它经受这种考验。这是大电流发生器，环网柜也好，固体绝缘开关柜也好，它是一个小型化的设备，传统的概念是小电流的这种应用。那么这种应用在电流通过以后，温升能不能达到要

求，目前行业考虑的比较少，双杰考虑一个大电流的发生器，保证在大电流的情况下，各部分的温升不超过允许值，这是双杰公司的第一个质量管控。

第二个从质量提升的角度考虑，双杰公司2007年推出了固体绝缘环网柜，受到了西高所、电科院等等很多专家的重视，在西高所和中国电科院的帮助下，双杰公司在产品设计角度，就全面坚持了计算机仿真，这种仿真造型各种故障的预处理，预压做了充分的准备，所以说现场这种故障碰不到，我们都进行了模拟处理，这是绝缘仿真。第二个内部电场和内部磁场的分析，在行业中关注的比较少，双杰公司在西高所，中国电科院的帮助下，从产品内在来讲把这个产品的品质，电场强度磁场强度如何屏蔽，能不能确保长期稳定的运行，内部应力分析，应力高的如何屏蔽掉，如何克服，这也是双杰公司做的贡献。通过这样做的工作，把这种产品达到一个比较，大家可信的安全一个水平，这是一个走向的希望达到国际高端产品。

目前双杰公司的生产规模2007年在中国第一家推出了固体绝缘环网柜，固体绝缘开关柜，也很自豪的说这个产品名称现在行业用的比较

多了，这个名称是双杰公司2007年定义的名称，这是去年年底的规模，已经批量投放市场。

政策支持及在铁路上的应用

铁路行业固体绝缘开关柜可能大家碰到的

比较少，中国的固体绝缘开关柜和环网柜的发展过程，2007年双杰公司定义这个名字在市场上开始应用，这是第一台在北京应用的。双杰公司应用主要在电网行业，2007年投入市场，2010年的7月14号中国电科院国家电网公司，生技部、物资部、农电部、科技部到双杰公司厂区进行现场调研，固体绝缘环网柜它的应用前景和推广应用，会上明确表示出固体绝缘环网柜是今后的发展方向，已经写入国家电网公司十二五规划，固体绝缘环网柜是今后的发展方向。2007

年投入，2010年国家电网公司认可，2010年12月国家电网公司试点应用通过验收，2011年8

月31号国家电网公司颁布了一个1285号文件，

关于国家电网公司第一批重点推广新技术，固体绝缘环网柜技术被列入其中。这里面有几句话给大家共享，从技术可靠性和环保要求更加严格的发展趋势看，固体绝缘环网柜具有全面取代SF6环网柜的趋势，这是国家电网公司文件中的话，后面是实施过程要大量的应用。2015年要达到不小于25%，国家电网公司推广应用没有技术标准，所以说国家电网公司出一个技术标准讨论会，双杰公司不能定国家电网公司企业标准，但是这个标准制定，由国家电网公司委托，中国电科院主办，双杰公司承办的固体绝缘环网柜技术标准讨论会在北京召开。

2012年3月2号国家电网公司，正式颁布了国家电网公司的固体绝缘环网柜企业标准，国家电网公司的企业标准。

去年3月15号中电联成立了中国固体绝缘环网柜专业委员会，双杰公司很荣幸的被推举为主任委员，行业的主任委员。在国家电网公司和南网公司进行了一个正式的官方推广，这是中国的发展履历。

双杰公司是国内第一批自主研发环网柜的企业，2002年成立现在注册资金是8600多万。09年股份制改造，所以说以前叫北京双杰，现在在网上证券系统查双杰电气所有信息都公示，总部在中关村，三个厂房在怀柔。

第一个双杰努力工作，第一个是国内以至于国际第一家推出的具有完全自主知识产权的产品，目前已经获得了专利82项已获得42项，其中2项国际发明，31项国内发明，这是一个国际发明专利，申请是2007年申请的。

第二个到现在5年可以说6年的应用，有6年的应用不小于2万个回路的应用。在新疆开发区政府广场，这是西藏高原，这是海南岛三亚，这是几个重点的应用。在博鳌论坛主会场和第一届领导人住的宾馆，北京二三环立交桥，包括鸟巢和水立方的设备都有它的应用。

第三个双杰公司参与行业标准制定，刚才说了国家电网公司的技术标准，双杰公司是承办

方。去年年底已经正式立项国家级的行业标准，这个立项，本月23号举行第一次这样的会，双杰公司参与标准的设计。

第四个全工况的环境，除了大电流1250安的以外，那么进水实验报告，把这个柜子整体的进在水里带电运行是通过报告的。燃弧实验报告，开关母线电缆舱都做了，海拔5500，环境温度零下50度-零上70度恶劣环境应用，这是双杰更引以为自豪。传统的环网柜技术是由欧洲进口中国，双杰公司固体绝缘环网柜2012年4月份全面推动国际凯马认证，有了这个认证可以销售全世界各个地方，也很荣幸的说现在双杰公司的固体绝缘环网柜已经销往北欧、南美、澳洲、俄罗斯等国家。过去的产品由国外向中国引进，中国的产品走出过门双杰公司引以为自豪。

在铁路方面，双杰公司推出了最新的一个高端产品。这种产品也是我们公司的国际高端市场上的产品，双杰公司固体绝缘环网柜要打造国际的一流精品。

为打造国际精品，双杰公司今年投资2个亿引进了全自动化的生产线，开关是由两组机械完成，机械化率完成70%，这个系统目前快要运行了，从设计上现在已经基本上达到每7分钟生产一台柜子。而且在线的机械特性耐压和局放测试，相信大家行业都知道，在线的局放测试应该说国内看不见，我们是百分之百开放。

双杰公司组装最高允许误差是0.5个毫米，那么这种精度如果再说中国产品有问题，应该说不过去的。为了保证0.5毫米的误差，双杰公司引入了德国通快全套的板金生产线，这种全套在中国是第一个，设备在中国也是最新的设备。这种板金生产线已经安装调试完成。

双杰公司从2011年发展到今天，这个名字国际行业之内至少大家比较关注，这几年国际的各个大电气设备制造商先后到双杰进行了一个交流，双杰公司2007年与法国一个企业合作，这部分是技术合作路线，传统的开关柜都是代理双杰公司坚决不代理，要合作是技术就合作，所以说这个走出了一条路子。