中壓開關柜絕緣技術探究

張福濤

（哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150036）

對于中壓開關柜來說，其絕緣性能的好壞直接關系到整個開關柜的正常使用，因此對于開關柜來說絕緣性能是其一個重要的質(zhì)量衡量標準。文章對中壓開關柜的絕緣相關問題進行了探討，為提高中壓開關柜的絕緣性能，防止中壓開關柜絕緣事故的發(fā)生出一份力。

1 絕緣方式

對于中壓開關柜來說，其絕緣方式主要是根據(jù)位置來進行區(qū)分的，主要包括以下兩種常見的絕緣方式：

1.1 柜內(nèi)空間的絕緣方式

中壓開關柜的柜內(nèi)空間絕緣主要是依靠空氣來完成的，也就是說以空氣作為絕緣的介質(zhì)來實現(xiàn)內(nèi)部空間的絕緣。很多采用這種絕緣方式的開關柜利用相應的設計手段對內(nèi)部的帶電體的形狀進行適當?shù)母淖儯蛊鋬?nèi)部分布的電場盡可能的均勻，從而有效地提高了絕緣的性能，增加了設備的可靠性。當前這種類型的開關柜在國內(nèi)沒有相應的產(chǎn)品，主要依靠使用國外產(chǎn)品。對于一些對絕緣要求十分嚴格的工作環(huán)境，往往在開關柜內(nèi)使用具有更好絕緣效果的人造惰性氣體六氟化硫，該氣體具有比空氣更加優(yōu)秀的絕緣效果，具有很強的穩(wěn)定性，能夠適應比較惡劣的工作環(huán)境。同時由于絕緣效果的增強，使得中壓開關柜內(nèi)的絕緣距離大大的縮小，因此，這種中壓開關柜具有更加小巧的體積，有效地減少占地面積。能夠有效地提高開關柜的穩(wěn)定性和安全性，保證操作人員的安全。但是隨著環(huán)境問題的日益突出，六氟化硫氣體對于環(huán)境具有較強的危害性。

1.2 內(nèi)部組件的絕緣方式

這種中壓開關柜主要通過利用傳統(tǒng)的絕緣材料如橡膠和陶瓷等來進行內(nèi)部各個部件的絕緣。真空斷路器是中壓開關柜中重要的組成部件，往往都是利用玻璃或者是陶瓷材料進行絕緣，具有較好的絕緣性和使用壽命，能夠在較長的使用時間之內(nèi)確保較高的絕緣性能。隨著材料科學的不斷發(fā)展，大量新材料不斷的涌現(xiàn)，在很大程度上促進了中壓開關柜的絕緣性能的提升。

2 復合絕緣技術

上面提到的兩種中壓開關柜的絕緣方式各有其自身的特點和適用的情況，因此在實際的使用中，應該根據(jù)需要選擇合適的產(chǎn)品。為了通視具備多種絕緣方式的優(yōu)點，將多種絕緣方式綜合起來，從而形成復合絕緣技術，比較常見的有以下幾種：

2.1 空氣絕緣為主體的復合絕緣技術

這種絕緣技術使用空氣作為主要的絕緣介質(zhì)，同時為了彌補單一使用空氣作為絕緣介質(zhì)而造成的放電間隙過大的問題，往往在容易放電的線路上使用環(huán)氧樹脂作為絕緣介質(zhì)，這樣可以有效地減少放電距離，從而大大的改善絕緣的性能。

2.2 氣體絕緣為主體的復合絕緣技術

這種絕緣方式與上面提到的以空氣為主的復合絕緣技術類似，只是將絕緣介質(zhì)由空氣變成了具有更好絕緣效果的六氟化硫氣體，同時使用固體的絕緣隔板來做放電線路的絕緣，從而使中壓開關柜的絕緣效果大大的提升，同時由于放電間隙大幅度減小，使得整個開關柜的體積大大減少。

2.3 固體-氣體-真空的復合絕緣技術

整個開關柜的外殼采用絕緣材料澆注而成，同時在開關柜的內(nèi)部使用具有良好絕緣性能的六氟化硫氣體，這樣使得放電間隙得到最大程度的縮小，使整個開關柜的體積減小。采用這種技術的開關柜在制作的過程當中涉及到多個不同的專業(yè)和學科，制作難度大，成本相對較高，因此并沒有得到廣泛的使用。

3 絕緣標準

開關柜的絕緣要求主要體現(xiàn)在耐受電壓、最小空氣絕緣距離和爬電比距方面。其中耐受電壓可以參見GB/T311.1-1997《高壓輸變電設備的絕緣配合》中規(guī)定的中壓開關柜的雷電沖擊耐壓和工頻耐壓水平；對于空氣絕緣結構的高壓開關柜可以參見標準DL/T593-1996《高壓開關設備的共用訂貨技術導則》中規(guī)定的各相導體相間與對地空氣凈距；爬電比距是指高壓電器組件外絕緣的爬電距離與額定電壓之比，可以參見標準DL/T593-1996〈高壓開關設備的共用訂貨技術導則》中規(guī)定的戶內(nèi)開關柜的爬電比距。但在實際中，爬電比距要求為爬電比距值乘以應用系數(shù)。

4 絕緣事故分析

結合中壓開關柜的絕緣方式和絕緣標準，中壓開關柜應該能夠安全、穩(wěn)定的在電網(wǎng)中投入使用。但在實際運行中，中壓開關柜仍然出現(xiàn)各種絕緣事故，尤其是在10kV及以上電壓等級。中壓開關柜絕緣方面的故障主要表現(xiàn)為外絕緣對地閃絡擊穿，內(nèi)絕緣對地閃絡擊穿，相間絕緣閃絡擊穿，雷電過電壓閃絡擊穿，瓷瓶套管、電容套管閃絡、污閃、擊穿、爆炸，提升桿閃絡，TA閃絡、擊穿、爆炸，瓷瓶斷裂等。中壓開關柜絕緣事故原因主要有以下幾個方面：

4.1 爬距及空氣間隙不夠

爬距及空氣間隙不夠是開關柜發(fā)生絕緣損壞事故的根本原因，特別是手車柜，為縮短柜體尺寸，生產(chǎn)企業(yè)往往大幅度地減小裝于柜內(nèi)的斷路器、隔離插頭相間距離或?qū)Φ鼐嚯x，未采取有效的保證絕緣強度的措施。

4.2 開關柜內(nèi)絕緣材質(zhì)的選用不當

有的生產(chǎn)企業(yè)采用了易吸潮的酚醛樹脂絕緣材料，運行后絕緣性能降低。就容易引發(fā)絕緣事故。絕緣材料應具有耐污穢性好、憎水性強和不容易老化等性能。并要經(jīng)過實際驗證。

4.3 制造質(zhì)量差，工藝不良

制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對開關柜整體耐壓水平有很大的影響，如緊固螺絲不規(guī)則。擰緊后螺桿長出螺母過多；有的支持瓷柱緊固底板成“丁”字型，在支持瓷柱處作特殊處理，這樣不僅縮短了絕緣距離，而且造成電場局部集中；支持瓷柱質(zhì)量差，穩(wěn)定性能差，在短路電流沖擊下發(fā)生斷裂。

4.4 環(huán)境條件的影響

很多開關柜需要在十分復雜和惡劣的工作環(huán)境中使用，由于惡劣的環(huán)境常常會導致絕緣閃絡，特別是在一些空氣污染嚴重以及相對濕度較大的環(huán)境中，由于開關柜內(nèi)的絕緣層表面就會受到極大的污染，這些附著在絕緣層上的雜質(zhì)和灰塵在受到潮濕空氣的影響下會逐漸的吸水，從而造成污閃的出現(xiàn)。

5 提高絕緣水平的措施

在中壓開關柜生產(chǎn)制造中，往往希望通過增加不多的費用，將絕緣水平提高、使得運行更安全。應特別注意絕緣性能，以減少運行中絕緣事故的發(fā)生，同時加強對運行中的開關柜的日常維護力度，具體措施如下：

在中壓開關柜專用配件方面，廣泛采用具有優(yōu)良阻燃性、憎水性的SMC等材料，更廣泛地采用新型配方的環(huán)氧樹脂絕緣件。在不增大空間前提下，設計制造大爬距絕緣件。開關柜內(nèi)帶電體盡量采用熱縮橡膠給予包扎，對提高運行水平很有利。導電銅排或鋁排加熱縮絕緣套也是很好的方法，這樣既能有效地防止帶電裸露造成人身傷亡危險，又可防止鹽霧污閃及有害氣體對導電銅排或鋁排的腐蝕。結合元件復合化設計及元件集中化裝配，設計出相適應的絕緣方案，如目前KYN柜中互感器套管觸頭盒、絕緣子的組合結構所需的絕緣配合。應充分注意元件選擇。特別是電壓互感器，要選擇伏安特性較好的產(chǎn)品，即在線電壓下無顯著飽和的電壓互感器。同時對于隔板等。應選用絕緣性能好、不燃燒或阻燃的絕緣材料。盡量不要只使用一相或兩相電壓互感器接在相線與地之間，以保證三相對地阻抗的對稱性，避免中性點位移或產(chǎn)生諧振。嚴格執(zhí)行安裝技術規(guī)范，做好維護監(jiān)控管理工作，防患事故于未然。

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