“經過近十年的發展，目前我國環保開關設備的研發與應用取得了一定成績。”中國電力科學研究院有限公司教授級高工王承玉在接受記者記者采訪時說。我國環保開關柜正朝著智能化、標準化、免維護方向穩步前進，為了滿足環保要求，六氟化硫（SF6）氣體開關柜升級替代產品的國產化進程加速。
關鍵核心技術陸續實現攻克
“近年來，我國環保型開關設備實現了突破性發展，制造技術趨于穩定成熟。”王承玉介紹說。在固體絕緣環網柜方面，在原電器設備常用的環氧樹脂或熱塑性高分子材料成形的工藝基礎上開發新產品，它用固體絕緣材料作為絕緣介質，與傳統的SF6環網柜相比，在尺寸不大幅增加的基礎上，產品的可靠性不降低。
在環保氣體絕緣的金屬封閉開關設備方面，環保氣體絕緣的金屬封閉開關設備是針對SF6充氣柜和SF6環網柜的改進。將原SF6氣體改為用環保氣體，如氮氣、干燥空氣、二氧化碳、壓縮空氣等作為絕緣介質，用真空滅弧室作弧介，個別合資企業也有有直接用二氧化碳、二氧化碳+C3或C5作為環網柜中負荷開關的。
“環保氣體開關柜的技術研發，要進行電場的優化設計，保證尺寸不大幅增加的基礎上，產品的可靠性不能降低。氣體絕緣金屬封閉開關設備（GIS）目前也在經歷環保化進程，開始逐步采用混合氣體、G3、C3、C5等作為絕緣介質。”王承玉說。環保氣體絕緣開關設備作為國家電網公司重點推廣項目，有著重要社會責任意義。
SF6作為導致溫室效應的氣體之一，在電氣設備中對其代替與更換成為趨勢。“從配電角度上講，更加環保的開關產品未來將會逐步取代污染較重的開關設備。目前，環保氣體絕緣的開關設備的技術難題已陸續攻克，可實現環保性能和可靠性能。但新型產品設計仍需要循環完善的過程，未來將更好地實現設備的全壽命周期與回收利用。”王承玉表示。
黨的十八大以來，生態文明納入“五位一體”的總布局，環境保護成為經濟發展的重要前提。在環保意識愈漸加強的趨勢下，環保氣體絕緣的金屬封閉開關柜成為未來開關柜發展方向。
需解決SF6替代氣體國產化
在環保氣體絕緣的金屬封閉開關柜的技術研發上，尋找適合替代SF6的氣體成為關鍵。“首先，相關部門主要做好基礎研究，國家電網公司積極做好技術準備。包括新型絕緣、滅弧氣體的探索研究，現國外已公布的代替氣體有G3、C3、C5，其中G3的絕緣、滅弧性能更加優異，但仍存在一些如氣體毒性等問題。目前國內已展開替代氣體的研究和產業化生產，如何實現絕緣氣體國產化，勢必決定國內開關企業的轉型升級。”王承玉說。
“其次，要提高環保氣體開關柜的設計水平，做好電場、溫度場、氣流場等仿真工作。同時，還需提高設備制造的工藝水平，加強氣密性、絕緣性及局放等問題。最后，推廣環保氣體絕緣的金屬封閉開關柜，研發關鍵是尋求特殊代替氣體（G3、C3、C5）的國產化。”王承玉表示。
據了解，為減少SF6的使用量，變電站母線混合氣體置換項目也在逐步實施。“國家電網公司力爭做到SF6氣體零排放，將現在運行母線的SF6用70%的氮氣代替，去年年底置換了幾個電站，運行效果良好。”王承玉說，置換的氣體也可以保障設備絕緣，將運行設備中的大量SF6氣體回收，置換成70%氮氣，大量回收的SF6氣體經處理后可為新建電站使用，逐步實現不再增加SF6的使用量。
環保絕緣氣體研發的國產化進程持續發酵，我國對SF6氣體開關柜替代升級產品的技術研究不斷深入。在充氣柜、環網柜方面，用成本低廉的環保氣體，如氮氣、干燥空氣、二氧化碳、壓縮空氣等作為絕緣介質，配合真空滅弧室滅弧的方案已被認可，經實際運行考核是可行并有效的。在GIS方面，國內目前正在針對國外的環保絕緣氣體進行逆向國產產業化攻關。而SF6混合氣體作為一項成熟技術在逐步推廣應用，進而減少SF6的排放量。
“環保氣體開關柜未來取代SF6氣體開關柜是未來趨勢，但其發展仍是一個循序漸進的過程。相對于SF6氣體的絕緣開關柜，環保氣體充氣柜的成本要高一些，環保氣體開關柜運行考核機制仍需完善。產品設計也需循環完善。”王承玉表示。
根據國家電網公司電力投資規劃，未來投資的重點是骨干電網以及城市電網改造項目，電網建設需要向超高壓、大容量、緊湊型、無污染、高可靠、智能化、組合化方向發展。電氣化鐵路及其他工程建設項目，也對其提出了信息化、小型化、環保型及滿足高技術含量等要求。環保開關柜的應用正在穩步啟動，未來將更趨向于智能化、標準化、環保化發展。
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