淺談10kV開關柜中常見的絕緣問題

陳平華

（赫茲曼電力（廣東）有限公司，廣東 佛山 528300）

0 引言

我國的經濟建設水平自改革開放以來一直處于穩步增長的狀態，經濟建設水平的增長在不斷增強綜合國力的同時，也推動國內各項設施的完善與進步，其中就包括國民能源支柱的電力行業。從另一角度來看，經濟發展極大地豐富了人們的物質生活，也使人們開始對質量有更高的要求，在電力事業中就體現為電力供應的穩定性與高質量。我國現行的電力輸送方式以高電壓為主，就必然要用到高壓開關柜，然而10kV開關柜本身長期在高電壓、大電流環境下的工作特點使得其難免會出現各類故障，其中絕緣問題的出現極大地影響了10kV開關柜的正常運行。

110 kV開關柜的絕緣問題與應對策略

由于部分生產廠家過于重視短期的經濟效益，在生產10kV開關柜時會出現盲目壓縮生產成本、肆意控制生產技術的情況，導致出產的開關柜產品很容易出現不符合合格標準的情況[1]?；谶@種現象，開關柜設計制造過程中應深入分析提升絕緣能力的方法，進而確保開關柜運行的穩定性與可靠性。當前開關柜面臨的絕緣問題主要包括以下幾種。

（1）開關柜內部各相導體之間的最小距離沒能滿足相應規范要求，通常情況下10kV供電系統中各相導體之間的距離及對地最小距離不能少于125mm，但就當前多數開關柜內部的布局及配置情況來看，導體間的距離不僅不符合相關規范，甚至未曾加裝絕緣強化設備或是應用應有的絕緣措施；

（2）以凝露為首的潮濕問題，眾所周知，環境導致的潮濕問題會極大地影響設備絕緣能力，而在晝夜溫差過大的天氣或地區，開關柜內外形成凝露的現象十分常見，進而影響開關柜整體的絕緣能力；

（3）應用的材料性能不足，開關柜中應用的絕緣件多以環氧樹脂制成，這種材料的制作工藝與原材料均會影響其絕緣性能，品質較低的環氧樹脂絕緣件雖然也具有一定的絕緣能力，但與開關柜要求的絕緣標準仍具有一定差距；

（4）絕緣爬距不足也是影響開關柜絕緣性能的重要因素，以高壓開關柜為例，高壓開關柜中為各個金屬組件提供絕緣構件支撐，但處理工藝上的缺陷使絕緣構件的絕緣爬距比較小，無法滿足電力行業標準規定中爬電距離不小于240mm的要求。

結合上述問題來看，要使10kV開關柜內部元部件的絕緣缺陷得到有效處理，提升10kV開關柜運行的安全性與可靠性，可嘗試采用以下幾方面措施：①調整開關柜內部結構及布局，使之各元件的最小絕緣距離滿足相應規范要求及標準；②視情況在開關柜內加設除濕裝置，使凝露現象得到緩解或有效控制，保證開關柜在經過改造后能夠滿足電力系統防凝露型開關柜的標準；③更換所有不符合要求的電流互感器、電壓互感器以及帶電顯示裝置，確保開關柜中各元器件滿足電力供應相關標準及要求；④完全徹查開關柜中存在的絕緣裝置，深入檢測絕緣子的絕緣性能，確保應用的材料及制作的絕緣子滿足絕緣要求及標準。

2 提升開關柜絕緣水平的措施

出于獲取更多經濟利益的考量，生產廠商希望能夠以最少的成本實現產品性能的最大化，這就意味著廠家方面必須做好生產工序的合理調整、生產技術的有效應用及原材料性價比甄選三方面工作，此外在日常工作中還需強化開關柜運行維護的力度，以提升維護工作的有效性，最大限度確保開關柜使用壽命接近理論值。要做到以上內容，可采用的措施有以下幾種：首先必須嚴格遵循相關安裝施工技術規范，處理好開關柜的安全防護工作，從根本上杜絕絕緣事故發生的可能，由于開關柜外殼及框架多以金屬材料制成，而柜內的元器件又含有大量的金屬結構，因此必須按照相應技術規范進行接地處理，同時要確保接地部分的牢固性與穩定性。除此之外，開關柜內各高壓電器元件組件間的間隔部分也多為金屬質地，因此這部分內容必須從材料、結構上保證其強度，其接地的可靠性也需要得到有效保障，尤其支撐部件要具有能夠有效抗衡強外力作用的性能及穩定性，不會輕易因為外力因素造成形變或裂解，柜上儀表及繼電器要具有足夠的穩定性，不會因為斷路器、負荷開關及接觸器接受外部操作時產生的力與振動受到影響，電流互感器與電壓互感器的安裝位置要審慎選擇，使之便于日常檢查與巡檢工作；其次開關柜配件的選用要確保配件材料具有優秀的防水性、阻燃性及絕緣性能，能將外界因素產生的影響控制在最低限度，同時還要注意材料的節能環保性能，應盡可能選擇具有較大爬距的絕緣件，為保證開關柜絕緣性能滿足相應要求且能夠有效適應使用環境，需要在開關柜投入實際使用之前在凝露條件下進行耐壓試驗[3]；再次開關柜內部的帶電體需應用熱縮橡膠加以包裝。這種做法能極大地提升開關柜運行的安全性，能夠在防止人員操作誤觸的基礎上保證開關柜帶電免受腐蝕或是絕緣失效的侵擾。此外內部隔板架的選擇也需要應用耐燃性強、絕緣性能優越的材料，而電流互感器則需要注意是否會在在線電流下呈現出顯著飽和，選用不會出現明顯飽和的電流互感器；最后，開關柜的各項設備規格及應用技術必須遵循高壓輸變電設備規范中的技術標準，包括耐受電壓的規范、爬電比距的規定以及最小空氣絕緣距離的界定等，而開關柜的日常維護工作也需要得到強化，進而保障開關柜的絕緣水平能夠始終維持在良好的狀態下，能確保開關柜內部所有設備得以穩定運行，可視情況加裝過濾網過濾空氣中可能進入的粉塵及細小雜質，而電線走線的管道接口處可應用阻燃絕緣材料加以封補，以防水汽與小動物鉆入，保證開關柜內部環境的密封性[4]。

3 可應用的開關柜絕緣方式與絕緣技術分析

當前開關柜可應用的絕緣方式為數眾多，如果以空間類型為主要區分方法，則可分為對開關柜內部空間的絕緣策略與開關柜內部元器件的絕緣策略。內部元器件的絕緣策略通常應用陶瓷與塑料兩種絕緣材料，應用這些材料為開關柜內部組件制作固體絕緣件，以實現開關柜內部絕緣的目的[5]。隨著當前科研技術的發展，各類型的特種陶瓷逐漸成為實現開關柜絕緣的主要固體絕緣材料，而塑料材料則多倍應用在高壓、超高壓及特高壓工作特征的開關柜中。

內部空間的絕緣多以有效應用氣體為主，以六氟化硫氣體為首的各類具有強絕緣能力的氣體會被用于填充進充氣柜內，以實現柜內帶電體對地與相間的絕緣，這種方式在惡劣環境條件下尤其適用。比起純粹以空氣實現絕緣的開關柜而言，六氟化硫氣體的優勢體現在受外界環境影響較小、體積更小、具有高度安全性等，同時還對操作人員的安全保護有積極作用。

而為了進一步提升開關柜的絕緣功能及性能，有效結合不同開關柜絕緣方式的優點，當前已經研制出一種全新的組合技術。該技術結合了多種方式實現開關柜的絕緣效果，因此被稱為復合型絕緣技術。就復合型絕緣技術的發展來看，較常見的應用方式分為以下三種：

（1）同時應用固體、氣體及真空技術形成的復合絕緣技術，該技術的特點是應用澆注固體絕緣件作為外部封閉容器，同時其絕緣件會設置表面接地層，隨后將真空滅弧室設置在容器外部封閉容器之內，對于容器內部真空滅弧室之外的其他空間則應用填充六氟化硫氣體的方法，這種方法能夠有效縮減開關柜整體的體積，使其體積僅相當于應用空氣絕緣開關柜的1/30大小，大幅減少了開關柜體積的同時，也在最大限度提升開關柜的安全性。

（2）將氣體作為主要介質的復合絕緣技術，在對六氟化硫氣體進行實驗的過程中，科研技術人員發現當六氟化硫氣體承受一定壓力時，其所產生的絕緣性能與空氣中的絕緣性能相同?；诖?，科研人員借助在放電路徑上設置不同數量、不同規模絕緣隔板的做法，有效實現對電場的改善，也使開關柜整體的耐受電壓獲得了相應提升，但在應用這一方法的時候需要注意的是，隔板的形狀直接關系六氟化硫氣體的絕緣效果，因此對隔板形狀的篩選需要審慎選擇。

（3）將空氣介質作為主體的復合絕緣技術，該技術將空氣作為主要絕緣介質，在原理上是通過縮小相間的絕緣間距實現絕緣，具體做法是在放電路徑上鋪設以特種樹脂固體制成的絕緣板，來實現對絕緣間距的控制，進而全面提升開關柜內部的絕緣性能。

4 結語

結合上述內容來看，隨著當今社會的長足發展，10kV開關柜已經成為供電系統中的主要結構部分，所處的環境也具有一定的復雜性，導致10kV開關柜的絕緣問題已經成為影響其運行的重要問題。針對這種情況，需要深入分析10kV開關柜的性能、絕緣問題產生的原因及發生的可能性，通過優化開關柜制作材料、謹慎選擇生產制造技術、做好運行中的維護保養工作以及強化新絕緣技術、絕緣材料的開發應用等策略，來實現10kV開關柜絕緣性能的提升，有效解決絕緣問題，為整個社會提供安全、穩定、可靠的供電環境，進而從能源層面推動社會的發展。