1前言
    我国配电网自1998年开始实施城乡电网改造，高压直接深入负荷中心，城网采用环网供电，由此推动了我国环网柜的迅猛发展。欧洲上世纪80年代初就已经推出环网柜，英文简写为RMU，也就是环网供电单元。我国环网柜的发展由引进到自主开发，目前在国内市场上国外产品、合资产品和我国自主产品都占有一定市场。我国自主产品在机理上仍处于仿制、跟随阶段，虽然有自主创新，但总体上仍处于略势。目前我国应用的环网柜，基本上有两种型式：单元式环网柜和共箱式环网柜。单元式环网柜，开关本体是密封绝缘，其余带电体仍采用空气绝缘，属于半密封式环网柜。单元式环网柜因其组合方便，运行维护灵活，目前占有很大的市场范围，多用于户内应用。共箱式环网柜，将数组开关和相关带电部件整体上封闭于SF6气箱中，实现全密封，全绝缘。共箱式环网柜因其产品特点，适用于户外环境，在历次水灾等恶劣环境下经受了考验，突显了共箱式环网柜的运行优势。

    北京双杰电气股份有限公司（以下简称北京双杰公司）是我国国内第一批自主独立生产环网柜的企业，在共箱式环网柜制造方面，拥有多项专利技术，开关断口观察窗作为标准配置，2008年根据国际IEC标准和我国特殊要求全方位进行环网柜的升级改造，在国内增设内燃弧试验，强化环网柜安全运行，配置氦气检漏装置提高环网柜泄漏检测精度，并对社会做出对SF6限排承诺。在电力科学研究院、西高所等多位专家的支持和帮助下，北京双杰公司环网柜在业界得到广泛应用和认可。北京双杰公司被授予“2008年中关村最具发展潜力十佳中小高新技术企业”称号。

     发展民族品牌、自主创新、以国际标准要求，这是北京双杰公司的发展战略。北京双杰公司2002年成立研发部，目的就是追随国际技术发展动态，站在业界前端。2005年初着手研发全新一代固体绝缘、全封闭的环网柜，简称为固体环网柜。历时二年七个月于2007年11月在中国电力科学研究院通过了固体环网柜的型式试验。此项研究得到了国内众多研究机构的支持，列入了《国家重点新产品》、《北京市火炬计划》、《北京市高新技术成果转化项目》等政策和资金支持，国家专利局受理了七项专利，其中一项国际发明专利，四项国内发明专利和二项实用新型专利。在获得产品型式试验报告的同时，国家专利局查新确认，固体环网柜是国内首创，国际领先产品。北京双杰公司于2009年2月18日北京双杰公司成功登陆新三版，股份代码：430049。

    2研发背景
    2.1SF6气体对大气的影响
     近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化。这种全球性的气候变暖是由自然的气候波动和人类活动所增强的温室效应共同引起的。减少温室气体排放、减缓气候变化是《联合国气候变化公约》和《京都议定书》的主要目标，而我国在减少温室气体排放方面所面临的国际压力越来越大。
 

   《京都议定书》明确规定，SF6气体是六种温室气体之一。目前，发现人类活动排放的温室气体有六种，它们是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳合物、六氟化碳、六氟化硫，这当中氟化物就有三种。据美国科技调查数据显示，近几年全球，尤其是北半球大气中SF6气体浓度呈直线上升趋势。SF6 气体一个分子对温室效应的影响为 CO2 分子的 25000 倍，同时，排放在大气中的 SF6 气体寿命约为 3400 年。

     2008年10月16日，在北京钓鱼台国宾馆由中国环境科学学会主办召开的“温室气体减排与健康研讨会”上，北京双杰公司明确提出了中压开关产品中应当取消SF6气体的应用，并表现出了作为供电企业为社会节能减排所作出的重要贡献。国家环保部副部长、国家电网公司总经理等也出席这一研讨会。

    1900年六氟化硫（SF6）气体诞生，1940年成为了绝缘介质，迄今已被广泛地应用在电力设备中。随着我国配电网的迅速发展和技术装备水平的提高，在配电网中SF6气体充气式环网柜的应用已是相当广泛。

    但迄今为止，还未找到比SF6气体的综合性能更好的单独气体和混合气体。 随着人们环境保护意识的增强，由于SF6电气技术设备的大量使用，不可避免地给人类赖以生存的环境带来污染和破坏，同时也给人们的身体健康带来不利影响。在今后相当长的一段时期，少用和不用SF6气体的电器设备才是高压电器制造行业的发展方向。

    据2000年数据显示，全球每年生产的大约 8500t SF6 气体中，约有一半以上用于电力工业。而在电力工业中，高压开关设备约占用气量的 80% 以上。因此，合理、正确地使用和管理 SF6 气体，已经成为电力行业必须正视的问题和社会责任。取消对SF6气体依赖的产品更新换代，是企业对社会，对环境应当做出的贡献。

     2.2运行于配电设备中的SF6气体主要毒性来源
     SF6气体的化学性质非常稳定，对电器设备中常用的金属及其它有机材料不发生化学作用。然而，在大功率电弧、火花放电和电晕放电作用下，SF6气体能分解和游离出多种产物。

    除了由于SF6产品不纯，出厂时就含高毒性的低氟化硫、氟化氢等有毒气体以外，运行中的SF6气体主要有两方面毒性来源：

    （1）电器设备内的SF6气体在高温电弧发生作用时会产生SF2、SF4以及S2F2、S2F10、SOF2、HF、SiF4等剧毒和毒性物质。

     （2）电器设备内的SF6气体分解物与其杂质和电极金属材料产生氢氟酸、二氧化硫、硫酸、WF6等有毒产物。

SF₆ 气体的电弧分解物及反应生成物的生理特性试验数据：

    由此可见，经开关灭弧作用后，在设备周围的运行人员或相关环境中，将对运行人员造成极大的人身伤害。开关设备中取消SF6气体应用，是生产型企业对运行人员安全负责的体现。

    2.3运行中SF6气体环网柜实际问题
    充气式环网柜虽然经历数年的发展，并不断提高产品质量。但实际运行过程中，经常会遇到漏气等问题。这不只是产品质量的单一问题，也是由于运输、装配和部件老化等多因素的影响。高压GIS，由于设备集中，便于管理，而充气式环网柜因其分布广，实际运行中难以进行全方位的监督管理，这也给运行带来隐患。

    3固体环网柜
     3.1产品结构
    在环网柜中彻底取消SF6气体，固封开关部件，由封闭母线连接各个回路。整体实现全密闭全绝缘。

    （1）采用固封极柱技术，将真空灭弧室、主导电回路、绝缘支撑等有机结合为一个整体，实现全绝缘、全密封、免维护结构，同时也实现单元可拆换结构。

     （2）采用绝缘套筒固封，可以解决灭弧室外表不受周围环境的污染，对绝缘性能、防污秽、防凝露能力都有极大的提高，同时提高了耐臭氧、抗紫外线、抗老化能力和机械强度。

    （3）真空灭弧室采用国内旭光和真光等知名企业产品，严把产品质量关。同时为进一步保证真空灭弧的可靠性，在浇注前后分别对灭弧室进行全检，分别进行耐压试验。

     （4）真空灭弧室外层有真空浇注填充物，外部再配有密封的环氧树脂，加强了对真空灭弧室的保护，同时确保环氧树脂差胀不工裂运行。

    3.2产品特点
   （1） 避免耐压设计，外壳构造简单  固体环网柜取消压力气箱部件，因此取消了压力表、防爆装置、压力传感器和压力闭锁装置、充气阀门、气体压力报警等有关气体压力的零部件，极大地提高可靠性。真正实现免维护产品，并确保了开关额定运行工况。

     （2） 开关单元采用标准模块化结构，可以根据需要进行现场更换。

     （3） 固体实现全绝缘全密封。

     （4）  回路主开关配有隔离部件。

     （4） 灵活配置，接线方案不受限制。

    （5） 断口可视，满足电网安全运行规程要求。

    （6） 取消SF6气体应用，配电网环保产品。

   （7）  符合开关类产品由绝缘油→SF6气体→硅橡胶环氧树脂国际公认的技术升迁路线。

     3.3产品优势
     （1）独特的全绝缘全密封单元可拆换设计。任何单元根据实际运行情况，可单独进行更换结构设计。充分结合了单元式环网柜和充气式环网柜特点。扩充方便简捷方便，真正达到可实用型的环网柜和开闭所设计。

     （2）分相结构相间隔离设计，故障范围不会造成扩大，从根本上保证不会引起内部相间故障，造成环网柜爆炸的可能性。

      （3）PT增设自如，电动升级现场改变。与传统充气式环网柜不同，增加PT可以现场直接实现，配合模块化操作机构，可以在运行现场直接手动到电动升级改造。

     （4）负荷开关瞬时分断，真正符合配网自动化要求。

     （5）特别适用于寒冷与高温地区应用。固体绝缘环网柜采用环氧树脂套筒和绝缘筒进行外绝缘，从根本上解决了SF6气体在严寒地区液化冷缩与高温地区膨胀造成的影响。

     （6）高原地区应用。固体绝缘环网柜取消了气箱装置，避免了高海拔地区气箱变形和放气处理而造成的极大的运行隐患。

      （7）不会发生爆炸事故，运行安全可靠。采用真空作为内绝缘与灭弧介质，分相绝缘设置，并采用厚度不小于12mm进口环氧树脂进行外部防护，其结构特性和灭弧原理决定其极强的安全性能，避免拉弧时开关爆炸危害。

      （8）二次控制箱或操作机构根据用户要求进行密封处理，在沿海和风沙大地区应用有明显优势。

     （9）环保要求高地区应用。SF6气体对大气破坏影响甚至超过氟利昂影响的上千倍，固体环网柜取消SF6气体应用，从根本解决了对大气的破坏影响，满足国际和国内环保发展趋势和要求。

     （10）电缆沟道有人工作业应用。由于相对密度在气态时为6.16g/cm3(20℃,0.1MPa时)，在相同状态下约是空气相对密度的5倍。泄漏的气体将直接进入电缆沟道而又不能释放，并考虑灭弧后产生的SF2等有害剧毒气体危害，在有人作业的电缆沟道中一般是禁止使用SF6气体环网柜。固体环网柜是在此环境中理想的替代产品。

     4 固体环网柜PICC产品责任险投保
     中国人民财产保险公司PICC对此产品进行了考核，在基于对产品高可靠性的肯定基础上，对北京双杰公司固体环网柜进行了产品责任险投保。每次事故最高赔偿额可达90万元，也最大限度地保证了客户利益。

    5 固体环网柜应用
     北京双杰公司固体环网柜目前已经应用了442个单元，先后在全国十个地区进行了产品介绍，并得到了众多用户的好评。

    以下是北京地区应用的固体环网柜实例。