淺析10kV中置柜絕緣距離改進措施

田力

【摘 要】現階段電力系統中的各類裝置、設備，總體上正逐漸朝向小型化、智能化、緊湊型方向發展。在這一背景下，10kV中置柜的內部空間、絕緣距離也被進一步壓縮，必須要通過重新布局和優化改進，確保中置柜內各電器元件不會產生電氣干擾，維持中置柜的安全和穩定運行。本文首先概述了10kV中置柜絕緣距離的設計要求，隨后結合實際工作經驗，就10kV中置柜使用過程中，因為絕緣距離不足引發的一些故障問題，提出了針對性的改進措施。

【關鍵詞】中置柜；絕緣距離；電流互感器；SMC絕緣板

引言：中置柜是一種封閉式開關設備，內部空間有限，且需要安裝大量的功能性電氣設備和復雜的電纜線路，導致原本有限的空間變得更加局促。中置柜的主母線額定電流最高可以達到3000A左右，為了避免發生絕緣擊穿或是電氣元件（線路）之間發生串擾，必須要根據相關的規范要求設置足夠的絕緣距離。其中，避雷器、電流互感器等元件，既是中置柜的重要組成部分，又是比較容易發生絕緣故障的部分，需要對絕緣距離的設置進行重點關注。

一、中置柜絕緣距離的設計

中置柜的絕緣距離一般包括空氣凈距和爬電距離。空氣凈距的物理意義指的是中置柜中高壓電帶電體間（這里指的是三相間及相與地間）電壓擊穿空氣介質的最大間距。空氣凈距通常會受到地勢因素的影響，例如在高海拔地區，由于空氣稀薄，空氣介質的絕緣能力也會受到影響，因此在安裝中置柜時，要預留出更大的空氣凈距。以目前的規范要求來說，正常情況下中置柜空氣凈距必須高于125毫米，高海拔地區要適當增加這一絕緣距離。

爬電距離指的是與高壓帶電體直接連接的絕緣元件的絕緣厚度要求。在10kV中置柜上應用比較廣泛，例如絕緣子、套管等部件，由于直接接觸大電流，為了防止出現絕緣擊穿的問題，需要進行高壓試驗，以驗證絕緣厚度是否能夠正常滿足安全需要。在試驗中以不發生漏電和絕緣擊穿情況下的絕緣厚度，作為安全爬電距離。

二、10kV中置柜避雷器安裝位置的改進

1、故障表現

某小區10kV中置柜在投入使用半月后，發生一起爆炸事故，導致區域電網發生停電。供電局立即組織開展故障調查，經過現場觀察和檢驗，發現中置柜在的門板已經因爆炸產生了明顯變形，并且A相避雷器有明顯燒灼、發黑的情況，附近的塑料件因為高溫發生變形。

2、問題分析

該中置柜在安裝時，按照相關要求和規范，正常設計柜內電氣設備的絕緣距離，并且經過相關人員的質量檢測確定符合要求。但是后期安裝10kV線纜后，線纜穿插在各個電器元件之間，導致絕緣距離減小。其中，A相避雷器與最近一處電纜的距離不足50mm。該中置柜正常通電運行后，受到電纜內部大電流的影響，在運行半個月后發生絕緣擊穿，直接導致相鄰的避雷器燒毀。

3、改進建議

在柜體上設置安裝孔，孔的中心位置距離柜底距離在0.8米左右。將外部線纜從安裝孔中統一引進，保證絕緣距離滿足要求。另外，從這次故障中也認識到，技術人員在設計或現場安裝中置柜時，除了要按照規范要求進行柜內電氣元件的合理布局外，還要考慮到線纜接入后導致的絕緣距離變化問題。例如可以將線纜統一布局，以減少線纜凌亂分布可能導致的絕緣距離改變問題。另外，電纜應當做好耐壓試驗，保證絕緣性能穩定，也是間接增加絕緣距離的一種手段。

三、10kV中置柜二次回路的絕緣間距

1、問題分析

在中置柜的生產階段和使用期間，一方面需要注意合理布置加熱器的位置，避免加熱器自身高溫釋放熱量對中置柜內的溫度傳感器、濕度傳感器等產生干擾影響，需要保持一定的安全距離；另一方面還要注意考慮到二次回路放電或電磁干擾，也必須流出一定的絕緣距離。例如，某一臺使用年限較長的10kV中置柜，內部二次回路線纜，采用的是定位片固定。定位片通過強力膠固定在中置柜的內壁上。強力膠老化后，定位片出現松動甚至掉落，失去固定作用，二次回路的線纜掉落，導致線纜與電氣元件之間的絕緣距離低于安全值，容易因為二次回路線纜放電對中置柜內的其他電氣元件造成損害。

2、改進方法

一種方法是優化二次回路線纜的固定方式，例如使用專門的布線槽，代替以往的定位片固定方式。同時，布線槽的外部增加絕緣外套，布線槽沿著中置柜內部水平固定。這樣既可以加強布線槽的穩定性，又可以提高絕緣能力。即便是后期布線槽出現脫落的問題，因為良好的絕緣性能，雖然物理距離減小了，但是絕緣效果并沒有發生改變，不會對中置柜內其他電氣元件產生負面影響。另一種方法是優化中置柜內二次元件的布局，控制好絕緣距離。但是這種方法的實際操作難度較大，且中置柜內空間有限，可能無法完全滿足絕緣距離的安全設置要求。

四、電流互感器安裝位置的優化

1、問題分析

在高壓開關柜生產制造過程中，應注意高壓電流互感器對地安全距離，當電流互感器為減少發熱通常采用穿心式時，其內側配有一等電位銅導線體，在安裝時需將該導線固定在監測的對應相別，因此該導線是10kV高壓導體。互感器制造廠所配銅導線體通常較長，如未注意該導線的浮垂及擺動可能造成相間及對地安全距離不足，設備無法通過耐壓測試。

2、改進方法

電流互感器銅導線固定孔設計在銅鋁排出口處，若電流互感器垂直安裝，固定孔設計于上出口處，將多余導線用扎帶束于該電流互感器內部。

五、使用新型材料提高絕緣性能

1、問題分析

在部分10kV中置柜中，其實際工作電流可以達到1800A甚至更高。在大電流的影響下，斷路器和中置柜動靜觸頭如果咬合不夠緊密，容易出現燃弧現象。如果防護措施不到位，將會對周圍一定距離內的電氣系統造成破壞影響，是一種嚴重損害中置柜使用性能的故障。目前的10kV中置柜設計與制作中，預防及減輕燃弧損害的措施主要是使用活門擋板進行阻斷，材質上多為輕質金屬。缺點是在高壓、大電流環境下，金屬材料的絕緣性能不理想，在門板之后一定距離內仍然出現帶電情況，對工作人員的安全構成了威脅。

2、改進方法

為更好地阻隔燃弧、保護開關柜體和動靜觸頭、保護檢修人員安全，可采用同樣規格尺寸的SMC擋板替換普通金屬擋板。SMC板是隨著現代新材料技術的發展出現的，SMC板英文名稱是Sheet Moulding Compounds，即不飽和聚酯樹脂玻璃纖維增強塑料。這種材料的優點是可以通過升溫的方式，靈活加工，固化后又具有極強的硬度和強度。現階段一些廠商制作SMC絕緣板時，還會向材料中加入一些增強劑、碳纖維等，進一步提高了SMC絕緣板的耐電弧、阻燃性，在高壓電氣設備、工業設備中均有著較為廣泛的應用。

結語：在電網覆蓋規模增加和人們用電質量要求提升的背景下，對電力系統建設提出了更加嚴格的要求。在10kV線路中，中置柜除了能夠確保正常的配送電等功能外，還可以發揮對電力系統的監控、保護，也是一種確保電力系統穩定和安全運行的重要裝置。10kV中置柜使用中，絕緣距離的設置會直接影響到設備運行安全，需要根據各電氣元件的特點，確保預留出充足的絕緣距離，實現中置柜內整體布局合理，穩定發揮中置柜的各項功能。

參考文獻：

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（作者單位：國網銀川供電公司變電檢修室）