中压开关柜绝缘技术探析

在电力系统中，开关柜绝缘是非常重要的，对开关柜的安全性有比较大的影响，本文首先对中压关柜的绝缘问题进行了分析，然后对绝缘柜的绝缘方式进行了介绍，最后对提高中压开关柜绝缘水平的技术进行探讨。

【关键词】中压开关柜 绝缘技术 分析

中压开关柜工作过程中，其绝缘性对开关柜的正常使用均有比较大的影响。根据某供电企业最近三年间12KV开关柜故障统计发现，绝缘故障的故障率达到了1/3。所以，开关柜的绝缘性直接决定着开关柜的质量，为了保证中压开关柜的绝缘性，首先需要对中压开关绝缘中存在的问题进行分析，然后对中压开关柜绝缘技术进行了探讨。

1 绝缘标准开关柜的相关要求

绝缘要求主要是指材料能够承受较大电压，材料导电量小甚至可以忽略，电流通过的距离尽可能的大。对于耐受电压的标准可以根据《高压输变电设备的绝缘配合》书中对雷电冲击耐压和工频耐压水平的规定科学进行设定；与空气绝缘的高压开关距离应参考《高压开关设备的共用订货技术导则》中对导体间隔与地面空气之间的距离来设定标准；爬电比距可参考《高压开关设备的共用订货技术导则》中对户内爬电比距进行设定，主要是计算高压电器设备外部绝缘材料的爬电距离与额定电压之间的比值关系。但是由于在实际测量爬电比距时会受到实际情况中各种因素的影响，因此对爬电比距的计算结果还应该乘以应用系数，应用系数设定值如表1所示。

2 开关柜内部元部件绝缘存在的问题与应对策略

（1）高压开关柜内部存在严重问题。DL/T 404标准规定了单纯以空气作为绝缘介质时的最小空气间隙，见表2。

（2）潮湿、凝露问题也是不容忽视的内容。当外界环境变化较大或者昼夜温差过大时，潮湿等天气会影响设备的绝缘性能，导致泄漏电流的增加，由局部放电发展到爬电，最终发展成闪络事故。

（3）设备中所使用到的环氧树脂材料不能满足设计中对绝缘性能的基本要求。

（4）绝缘爬距小。在实践中发现还存在绝大部分高压开关柜中金属组件之间的外绝缘爬电距离过小，与电力行业对该方面的要求存在较大的出入。为了有效避免上述问题的发生，提高设备的使用效能，确保设备得以安全运行，开展对高压开关柜绝缘性能的深入探究很重要，在研究中如下问题是值得重视的地方。

（1）将内部各相导体之间的距离降低，使空间距离达到相关标准。

（2）在高压开关柜内部安装防潮设备，通过防潮设备对柜内进行干燥，避免出现漏电现象，经过除潮装置处理的开关柜应该尽可能的消除柜内的水分，使之成为防潮型开关柜。

（3）对已经出现损耗，功能无法实现的部分设施如电压互感器等应及时进行维修或者更换，以免后期造成严重故障。

（4）对绝缘材料及绝缘设施进行检查，以免出现漏电现象。

3 绝缘方式

3.1 柜内空间的绝缘方式

当前，柜内空间的绝缘模式主要是以空气作为绝缘介质进行有效工作的。有的空气绝缘开关柜是通过改变带电导体的形状而进行有效设计的，设计人员通过对各个环节层层把关，以此缩小空气绝缘距离。我国由于技术条件的制约再加之发展速度较慢，在该方面的研究还处于起步阶段，在生产中主要是引入国外一些发达国家所生产的进口开关柜，虽然这些进口开关柜在我国已投入使用达十年有余，而且在一些一线城市的众多地方都有所涉及，但由于与我国所制定的高压开关设备相关管理条例中的一些细则存在出入，在市面上受到了一些企业的质疑。

在一些特殊场合比如环境条件恶劣地方对材料的绝缘性能要求较为严格，该处的开关柜内部充满绝缘性能好的SF6气体作为带电体对地绝缘的充气柜，该设备主要选取激光焊接技术制成密封的箱体，在箱体内部设置断路器等原件。通过相关数据显示SF6气体具有极强的绝缘性能，而且抗干扰能力强、可操作性强等优点，受到了众多施工队的青睐。

3.2 内部组件的绝缘方式

通过观察得知开关柜的内部组件绝缘方式主要分为两大类：一是陶瓷绝缘结构；二是塑料绝缘结构。开关柜内部组件例如真空断路器主要使用的是玻璃或者绝缘性能好的陶瓷灭弧室，此种材料抗老化性能强，而且防潮，外界环境对其的干扰程度较低。

4 复合绝缘技术的广泛应用

4.1 空气绝缘为主体的复合绝缘技术

该技术主要是以空气绝缘为主导材料，在设备放电路径上设置环氧树脂类的固体绝缘隔板，从而最大限度地减小放电间隙。空气绝缘为主体的复合绝缘技术的工作原理是通过设置固体绝缘隔板从而减小电能地传播，有效改善电场，减少人员伤害，为人们提供安全地环境。

4.2 气体绝缘为主体的复合绝缘技术

与空气绝缘有着异曲同工之处，SF6气体中的复合绝缘在大气压下也能表现出一定的绝缘性能，该技术的优点在于能够有效改善电场，增强设备的耐压度。要注意的是SF6气体的隔板效果与隔板的形状有着密不可分的联系。

4.3 固体-气体-真空的复合绝缘技术

该技术的主要特征表述如下：在设备的外部设置一定的固体绝缘件，并将真空灭弧室放置于容器内，在设计中真空断开是实现SF6气体绝缘的重点。当前大约有90%的断路器已经应用了真空开断技术，为了进一步对绝缘设计进行优化，对设备中断路器极柱进行固封设计，提高了绝缘器的绝缘强度，降低了环保气体压力。目前，以更加紧凑的40.5kv和12kv的氮气和干燥空前作为绝缘气体的中压开关柜已经成功研发，如图1所示。

5 增强设备绝缘水平的有效举措

（1）在开关柜配件的选择方面应慎重，特别是绝缘材料的选取和验证，国网公司颁布的18项反事故措施对高压开关柜内的绝缘件有所规定。

（2）在空间一定的基础上设计大爬距绝缘件。

（3）使用热缩橡胶对开关柜内的带电体进行包扎处理，包括柜内的异构部位和母排搭接部分做到很好的绝缘处理，有效增强设备的运行能力。

（4）导电铜排加热缩绝缘套也能起到一定的有效性，它的有效应用一方面可避免带电体发生漏电时给人员造成一定的伤害，另一方面也在一定程度上能避免有害气体对带电体的造成侵蚀，影响其使用性能。有条件的可采用硅橡胶绝缘涂料对母排进行全绝缘处理，可以使绝缘涂料与母排进行有效的贴合，避免水汽等进入母排与绝缘层之间，也能避免产品运行不久就发生热缩套管开裂甚至剥落的问题。

科学地选择元件对提高开关柜的使用效能具有重要的作用，尤其是一些关键配件像电压互感器等，在选择时应根据需求多比较，挑选性价比高的配件。此外为了避免触电事故的发生，在设计时不应将一相或者两相电压互感器与相线相接，要综合权衡确保三相对地阻抗保持协调。

6 结论

综上所述，为了避免中压开关柜运行过程中出现绝缘问题，需要严格按照规范操作进行施工，将事故消除在萌芽中。在选择开关柜配件时，要尽量选择优质材料，综合考虑材料的阻燃性和防水性，开关柜内部的电体使用热缩橡胶进行保证，提升运行的安全性。

参考文献

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作者简介

马骏（1981-），男，湖南省双峰县人。大学本科学历。现为湖南开关有限责任公司工程师，从事电气设计工作。

作者单位

湖南开关有限责任公司 湖南省长沙市 410004