固体绝缘真空开关柜-宁波智电电力.doc

固体迷宫式绝缘结构真空开关产品可行性分析

1. 固体迷宫式绝缘结构的发展趋势势在必行
固体迷宫式绝缘结构其实质是将带有高压电的各相导电体中相互套装多层结构的绝缘套筒，利用绝缘套筒之间迷宫式的路径形成的大的爬电距离，使高压电封闭在较小的空间当中。从而大大地减小尺寸。其结构简单，构思新颖，体积小、重量轻、传输性能安全可靠。是新一代高压输配电装置。将为城市中高压电的传输进入地下及高压电器产品小型化开拓广泛的应用前景。利用其原理可以制造出，小型化高性能的封闭绝缘式真空高压组合电器，封闭绝缘式真空高压接触器，封闭绝缘式真空高压负荷开关，封闭绝缘式真空高压断路器，封闭绝缘式高压电流互感器，封闭绝缘式高压电压互感器，封闭绝缘式接地开关等系列产品。可以替代目前的同等技术参数的SF6高压负荷开关，SF6高压真空断路器及其他同类系列产品。此项技术已经已经申报了专利《ZL 2003 3 10123001绝缘件》外观专利；《ZL 2003 3 10123001绝缘件》实用新型专利及《ZL 2003 3 201303028高压输配电装置》发明专利。
在替代这些同类系列产品的同时，解决了现有的高压电器产品导电体裸露问题，改造成为封闭绝缘的新型组合电器，使高压电器的全部裸露导电部位封闭在绝缘体内，增强了高压电器的安全性能。不可能再产生由开关装置缺陷造成的高压触电事故，及小动物引起的短路故障。
2. 严峻的国际国内形势要求我们尽快制造出新一代绿色节能输配电设备
随着人民生活水平的不断提高，我国目前的发用电量已居世界前列。电力设备市场前景广阔。由于我国电力设备制造业技术落后，比发达国家水平落后20-30年，现在一些发达国家的淘汰产品不断涌入我国，特别是中压12-36kvSF6系列产品，以日剧增。选择这条引进产品的道路，实际上是在走发达国家失败的老路，这一趋势应该立刻叫停。
SF6开关的优良的电气性能不容质疑，但是，我国制造业的工艺水平低，制造精度难以达到标准要求，散件组装的厂家，几乎没有任何测量手段。据我所知，能够达到年漏气量1%质量标准的产品几乎没有，做试验是在样机上进行的，样机是特意精心制造的，最精名的工程师，手艺高超的技师，主要零部件是实力雄厚的大厂外协产物，等到批量生产时，面貌全非，粗制滥造。大部分厂家在作出厂试验时，也只是作定性试验，没有SF6气体回收装置，SF6气体任意排放，几乎没有做定量试验的厂家。这样的状态，难道不应该叫停吗？
SF6气体虽然没有毒，但是经过灭弧后的SF6气体分解物有剧毒。SF6气体本身是第二次世界大战研制化学武器的副产品，科学家证实，在氟和硫的化合物家族中，惟独SF6气体无毒。在SF6气体钢瓶的剩余物中有毒死人的实例。每年，新闻媒体报道SF6气体致人死亡的事件频频发生。媒体曾经报道过著名抗美援朝英雄罗盛教的同乡罗忠祥抢救因SF6窒息的工程师栗爱东时，因不慎吸入大量六氟化硫气体，导致缺氧晕倒在坑里。因缺氧时间太长双双遇难。
因六氟化硫比重比空气大得多，所以其绝对不适宜在地下，城铁，室内，封闭严密的场所使用。又因其在低温条件下易凝固成液态，也不适应在低温条件下运行。在国际上《京都议定书》对6种温室气体（二氧化碳、甲烷、一氧化氮、氟化烃、全氧化碳、六氟化硫）的减排，提出了要求。虽然近期尽管没规定我国的减排义务，但从长远看，对我国电力工业、能源工业仍将产生巨大而深远的影响。但由于发展中国家温室气体排放数量的快速增长，发达国家要求发展中国家参与温室气体减排或限排承诺的压力与日俱增。
在我国，许多乡村特别是乡镇企业发达地区和开发项目比较多的地区，很难找到‘一块净土’、‘一方净水’”。此外，“一些生态严重恶化的地区，河流断流、湖泊干涸、湿地萎缩、绿洲消失，生物多样化减少，有的地方丧失了人类基本居住条件”。这不能不说温室气体的排放起了一定的作用。
SF6气体在常温下性能稳定，不可降解，排放到大气中，无法回收。因此，惟一的办法就是尽量避免使用SF6气体，能够替代的尽量替代，否则，后患无穷。目前，潜在的减排压力进一步加大。从发展的眼光看，发展中国家长期免除减排义务是不可能的，即使在第二阶段不减排，那么第三阶段或者以后的阶段迟早要减排。
减少排放意味着降低耗能，事关经济发展速度；不采取减少排放措施意味着地球环境持续恶化，最终会断了生存“后路”。中国正处在经济发展的关键时期，中国政府仍以对人类生存环境高度负责的态度，积极对待限排举措，是科学发展观在环境保护中的体现。更不必说，在处理国内发展与环保关系时，政府也是本着对人民利益高度负责的态度，支持对不符合环保法规的工程项目叫停。纠正不留“后路”的畸形发展方式。
目前，政府制定了一系列节能降耗，发展循环经济，建设节约型社会，以及发展绿色电力方面的新的法律法规。我认为，绿色电力其中也应该包括绿色电力设备。其含义应该是节能的，无有害物质排放的，对人身是安全的。用固体迷宫式绝缘结构制造出的新一代真空开关产品就属于绿色环保型电力设备。
3.目前国内国外现状
在12-36kv电压等级中，发达国家制造业的开关主要是以真空开关为主，SF6开关不足20%，而且比例逐年减少。德国不足10%，日本只有1-2%，欧洲国家最高的占20%。我国不但看不出减少的趋势，而且有盲目发展的迹象。这个现象如不立刻采取措施，其后患将不可收拾。从国外发展情况看，固体绝缘开关柜是充气式开关柜的替代品。这个趋势，近几年来，从国外电器产品的发展趋势来看，已经逐渐显现出来。中压电器产品最后一定会将充气式产品淘汰。而替代充气式产品的就是——真空开关组合电器。
最近国家电网公司总经理刘振亚于6月28日表示，我国将以直辖市、省会城市和计划单列市等为重点，加快重点城市电网建设与改造，尽快解决城市电网存在的突出问题，确保城市电网安全。
近两年，随着各地经济和用电负荷的快速增长，城市电网发展面临着一些突出问题：一是长期投入不足，发展滞后；二是电网结构薄弱，安全风险大；三是设备水平较低，供电可靠性差；四是城网建设和运行环境不宽松。城市电网薄弱的问题由来已久，历史欠账较多，要从根本上解决问题，还需要一个长期的过程。目前，为了确保城市的安全可靠供电，必须集中力量，加快重点城市电网建设与改造。为此，国家电网公司将加强统一规划，将城市电网规划纳入电网发展的整体规划；开展摸底诊断，认真落实重点工程项目；积极拓展渠道，加大资金投入力度；加强组织领导，确保电网建设改造工作取得实效。
3. 固体迷宫式绝缘结构是今后新产品的主题
新型的固体迷宫式绝缘结构：其实质是将带有高压电的各相导电体中相互套装多层结构的绝缘套筒，利用绝缘套筒之间迷宫式的路径形成的大的爬电距离，使高压电封闭在较小的空间当中。从而大大地减小尺寸。此结构用于真空组合电器可使整体机构趋于简单化，其构思新颖，体积小、重量轻、传输性能安全可靠。是新一代的高压输配电装置。
从目前情况看，大部分企业生产的产品品种单一，属于大路货，技术含量不高，企业的效益主要是靠量，而且企业与企业之间互相压价，竞争激烈。这条路不宜长期走下去。企业要在开发新产品上下功夫，使自己的产品技术含量加大，形成你有我好，你好我优，你无我有的良好局面。
实现高压成套装置的固体迷宫式绝缘结构具有以下优点：
⑴无任何有毒物质的排放，有利于环保；
⑵标准化系数高，由于各个高压元件，（如：断路器，负荷开关；电流互感器，电压互感器，接地开关等）采用模块化，在保持原有技术参数不变的前提下，经过重新匹配组合，可以满足所有用户的要求；
⑶节能，各个元件之间的连接取消了母线，即节约了有色金属，有减小了设备的回路电阻，使运行中的热损减少，达到经济运行的目的；
⑷节约原材料，由于采用固体绝缘结构，使成套装置的体积缩小，原材料投入减少；
⑸占地有效面积减少，由于将各个功能原件模块化，整体尺寸减小，体积只相当于原有设备的二分之一；
⑹智能化，自动化，由于集约化程度高便于增加触摸屏，在线监测，计算机管理等功能，使产品档次提高。
⑺填补了一项我国自有知识产权的高压电器元件和成套设备产品，可以减少部分进口配电设备；
⑻可以将迷宫式固体绝缘的原理扩展12-35kV等级的各种高压电器产品中去，例如：箱式变电站，电力变压器等等，产生更大的经济效益和社会效益。
4. 实践与事实证实迷宫式固体绝缘结构的可行性，
专利发明人为了证实迷宫式固体绝缘结构的合理性及可行性，用了三年时间，做了大量的试验工作，并先后设计出几种小型产品，包括：迷宫式绝缘结构的穿墙套管，迷宫式绝缘结构的高压电缆分接箱，环氧树脂APG工艺制造的零部件，硅橡胶APG工艺制造的零部件等等。在经过国家级试验站的严格试验之后，又在电网上运行了三年多的时间。目前，设备运行安全可靠，看不出有绝缘方面的缺陷存在。
迷宫式绝缘结构的原理如示意图1所示：一个出线装置，由绝缘套管，出现套筒，端盖组成。比通常的结构缩小了二分之一。

示意图1

迷宫式绝缘结构用于真空负荷开关和断路器的原理如示意图
进线电缆，电压互感器
电流互感器避雷器及隔离开关
自动控制及继电保护小室
真空负荷开关或断路器及母线室

真空组合电器基本组合之一，总高1500,宽500,厚700.

接地开关
电流互感器及熔断器
真空负荷开关或断路器及母线室
自动控制及继电保护小室

真空组合电器基本组合之二

母线室

电压互感器

电流互感器

隔离开关

熔断器接地开关

断路器或负荷开关
以上意见供参考。

北京新军蓝电器有限公司总工程师张增起
2005年11月08日