能源是社會生產(chǎn)力的重要基矗隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用的能源不僅在數(shù)量上越來越大，在品種上及構(gòu)成上也有了很大的變化。
十八世紀(jì)蒸汽機的發(fā)明使人們掌握了把熱能轉(zhuǎn)化成機械能的技術(shù)，導(dǎo)致了具有劃時代意義的工業(yè)革命。電能出現(xiàn)之后，由于它具有轉(zhuǎn)換容易、輸送方便、控制靈活以及潔凈、經(jīng)濟等許多獨特的特點，從十九世紀(jì)七十年代開始已逐步取代了蒸汽機，使社會進入了電氣化的嶄新時期，促使生產(chǎn)力得到空前的發(fā)展。如今，電能已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通等部門不可缺少的動力，成了改善和提高人們物質(zhì)、文化生活的重要因素，并且一個國家的電力工業(yè)的發(fā)展水平已成為反映其國民經(jīng)濟發(fā)達程度的重要標(biāo)志之一。
一．應(yīng)用領(lǐng)域及原理簡介
在電力系統(tǒng)中，10KV配網(wǎng)擔(dān)負著分配電能的重要職能，起著異常重要的作用。近年來，我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，同時也帶動了電網(wǎng)的發(fā)展。為了提高供電可靠性、降損節(jié)能，1998年，國家投入2500多億元巨資，全面啟動城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造，利用三年時間，對全國2400個縣的農(nóng)村電網(wǎng)和280個城市電網(wǎng)進行建設(shè)改造。在城鄉(xiāng)農(nóng)網(wǎng)改造過程中，為了提高用戶供電可靠率和電能質(zhì)量，確定了城網(wǎng)裝備向無油化、絕緣化、組合化方向發(fā)展的方向和簡化電壓等級，建設(shè)雙環(huán)網(wǎng)，高電壓深入負荷中心，加強城網(wǎng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案。因此，10KV全絕緣環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜以其全絕緣、結(jié)構(gòu)緊湊、體積孝可擴展、全天候、安裝方便、無需維護等優(yōu)越的性能和特點成了城農(nóng)網(wǎng)改造的首眩
二．現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案
目前，電網(wǎng)中存在的10KV環(huán)網(wǎng)柜大體可分為三類，一類是充氣柜，一類是普通單元柜，再一類是全絕緣型單元柜。
1.充氣柜
充氣柜采用不銹鋼鋼板作為絕緣氣體的封閉外殼，以SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。此種充氣柜通常生產(chǎn)出一路、兩路、三路、四路、五路、六路等開關(guān)柜柜型。有的廠家還可以將其中的兩種或三種柜型通過聯(lián)結(jié)套管相互聯(lián)結(jié)，以達到可擴展的需求。充氣柜內(nèi)的連接匯流母排由于處于絕緣氣體的包圍之中，同電纜連接采用標(biāo)準(zhǔn)錐度面的電纜聯(lián)結(jié)座，所以能形成全絕緣的電氣結(jié)構(gòu)，適用于室外。
2.普通單元柜
普通單元柜中匯流排通常為裸銅排或外加熱縮套管，單純的以空氣或絕緣強度不高的熱縮套管作為絕緣介質(zhì)。這種開關(guān)柜由于設(shè)計成單元柜，因此可以任意的擴展聯(lián)結(jié)。組裝簡單，組合方便。
3.全絕緣型單元柜
此種開關(guān)柜兼顧了以上兩種開關(guān)柜的優(yōu)點。采用不銹鋼鋼板作為絕緣氣體的封閉外殼，以SF6氣體作為匯流母排間的絕緣介質(zhì)，采用電纜插座可與電纜方便聯(lián)結(jié)。單元柜間采用密封聯(lián)結(jié)套管，結(jié)構(gòu)緊湊，擴展方便。
三、現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜具有模塊化、結(jié)構(gòu)緊湊、可擴展、全絕緣、密封性能好的優(yōu)點。
1、模塊化
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜采用模塊化結(jié)構(gòu)，不同柜型采用相同的相間距離、母排高度、柜體高度。以實現(xiàn)相互聯(lián)結(jié)，快速組裝。
充氣柜由于各負荷開關(guān)或斷路器單元是封閉在共同的殼體之中，其聯(lián)結(jié)排布位置及各單元的數(shù)目在產(chǎn)品下線后是固定不變的。所以開關(guān)單元間組合的靈活性差。尤其是產(chǎn)品在運行之后，不方便甚至無法滿足擴展的需求。另外，充氣柜由于受到空間的限制，不可能設(shè)計成側(cè)進出線柜的模式，無法滿足多路電纜進出線的要求。再有，充氣柜由于受到電流互感器和電壓互感器維護的限制，無法把電壓互感器和電流互感器裝進封閉氣箱內(nèi)，故也沒有雙電源間的計量。
2、結(jié)構(gòu)緊湊
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜可以將電壓互感器單獨做成一個單元柜，給環(huán)網(wǎng)柜提供電源?；蜃龀捎嬃抗駥€路進行計量。
充氣柜由于受到電壓互感器維護的限制，只能將電壓互感器放置于環(huán)網(wǎng)柜的角落里，由此以來，部件分布比較分散，而且由于電壓互感器的走線而非常凌亂。
3、可擴展，密封性能好
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜采用標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計，每個功能模塊安裝尺寸一致，功能模塊間都能自由方便的實現(xiàn)聯(lián)結(jié)，為電網(wǎng)的增容升級創(chuàng)造了有利條件。其次，三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜采用了三元乙丙橡膠固體絕緣層緊密包裹的匯流母線管，擴展過程中不存在母線間聯(lián)結(jié)時的密封問題，因此密封性能好，擴展方便。
4、綠色環(huán)保
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜由于采用的是環(huán)氧樹脂澆注的氣包，有效體積較小,約為充氣柜有效體積的20%～30%，故所用SF6氣體少，減少了溫室氣體的排放，有益于環(huán)保。
5、全絕緣
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜采用了三元乙丙橡膠固體絕緣層緊密包裹的匯流母線管,并通過過盈配合的絕緣性能好、抗老化、耐紫外線的三元乙丙絕緣丁字頭同電纜插座相連，配合緊密，全絕緣，密封性能好，具備防潮防洪的能力，免維護，適用于互外。只需在給環(huán)網(wǎng)柜加一金屬殼體，無需興建專門的配電建筑。節(jié)約興建成本。
全絕緣型單元柜由于各單元柜間需要使用中間聯(lián)結(jié)裝置，勢必引起類似柜體間聯(lián)結(jié)松脫，氣體泄漏，聯(lián)結(jié)不方便等問題。
普通單元柜的母線只是采用熱縮套管進行了簡單的包裹，容易遭到小動物的損壞，容易引起因小動物進入而發(fā)生雙相短路或單相接地故障，大大降低了供電的可靠性。并且，使用普通開關(guān)柜必須要興建專門的配電房，還要加裝防潮用的加熱器，由此以來，不但占用土地面積，還增加了投入費用。
四、開關(guān)柜全絕緣化過程中解決的技術(shù)問題
為了做到環(huán)網(wǎng)柜的全絕緣化，采用獨具創(chuàng)新的方法，最終完成了全絕緣負荷開關(guān)柜、全絕緣熔斷器負荷開關(guān)組合電器柜、全絕緣電纜側(cè)進柜、全絕緣斷路器柜和全絕緣計量柜五大類全絕緣環(huán)網(wǎng)柜單元。在設(shè)計研發(fā)過程中，公司資深工程師迂工巧妙構(gòu)思，突破了層層技術(shù)關(guān)口，最終完成了設(shè)計。
三元乙丙橡膠固體絕緣的10KV環(huán)網(wǎng)柜所以解決的關(guān)鍵的技術(shù)問題就是匯流母排的絕緣化和密封化。以使環(huán)網(wǎng)柜既具有普通單元柜模塊化、組合方便、擴展靈活的優(yōu)勢，還具有充氣柜全絕緣、可用于室外、全天候運行的特點。
五、解決方案
1.為了克服交流電在流經(jīng)導(dǎo)體時特有的集膚效應(yīng)現(xiàn)象，和解決匯流導(dǎo)體在安裝過程中的摩擦力過大，不易安裝問題，迂工姘棄了傳統(tǒng)的矩形面母排，選用銅管作為匯流排。
2、為了方便安裝并增強絕緣外套的電氣特性，迂工和龐工將絕緣外套設(shè)計成具有中間絕緣層、內(nèi)半導(dǎo)層的圓管狀。圓形具有相同截面面積條件下最小的周長的特點，因此表面面積最小，也就是摩擦面積最小，安裝時比較方便。絕緣外套由于具有中間絕緣層、內(nèi)半導(dǎo)層三層結(jié)構(gòu)，均衡了電場，增強了電氣性能。
3．為了使環(huán)網(wǎng)柜適用于室外，提高匯流母線的密封性能，工程師們經(jīng)過多次計算和實踐，最終確定了比較理想的絕緣外套和丁字頭間的過盈配合數(shù)據(jù)。