中压开关柜绝缘技术探究
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作者: 张福涛
摘 要：对于中压开关柜来说，其绝缘性能的好坏直接关系到整个开关柜的正常使用，因此对于开关柜来说绝缘性能是其一个重要的质量衡量标准。文章对中压开关柜的绝缘相关问题进行了探讨，为提高中压开关柜的绝缘性能，防止中压开关柜绝缘事故的发生出一份力。
关键词：绝缘技术；中压开关柜；绝缘事故
中图分类号：TK21 文献标识码：A
对于中压开关柜来说，其绝缘性能的好坏直接关系到整个开关柜的正常使用，因此对于开关柜来说绝缘性能是其一个重要的质量衡量标准。文章对中压开关柜的绝缘相关问题进行了探讨，为提高中压开关柜的绝缘性能，防止中压开关柜绝缘事故的发生出一份力。
1 绝缘方式
对于中压开关柜来说，其绝缘方式主要是根据位置来进行区分的，主要包括以下两种常见的绝缘方式：
1.1 柜内空间的绝缘方式
中压开关柜的柜内空间绝缘主要是依靠空气来完成的，也就是说以空气作为绝缘的介质来实现内部空间的绝缘。很多采用这种绝缘方式的开关柜利用相应的设计手段对内部的带电体的形状进行适当的改变，使其内部分布的电场尽可能的均匀，从而有效地提高了绝缘的性能，增加了设备的可靠性。当前这种类型的开关柜在国内没有相应的产品，主要依靠使用国外产品。对于一些对绝缘要求十分严格的工作环境，往往在开关柜内使用具有更好绝缘效果的人造惰性气体六氟化硫，该气体具有比空气更加优秀的绝缘效果，具有很强的稳定性，能够适应比较恶劣的工作环境。同时由于绝缘效果的增强，使得中压开关柜内的绝缘距离大大的缩小，因此，这种中压开关柜具有更加小巧的体积，有效地减少占地面积。能够有效地提高开关柜的稳定性和安全性，保证操作人员的安全。但是随着环境问题的日益突出，六氟化硫气体对于环境具有较强的危害性。
1.2 内部组件的绝缘方式
这种中压开关柜主要通过利用传统的绝缘材料如橡胶和陶瓷等来进行内部各个部件的绝缘。真空断路器是中压开关柜中重要的组成部件，往往都是利用玻璃或者是陶瓷材料进行绝缘，具有较好的绝缘性和使用寿命，能够在较长的使用时间之内确保较高的绝缘性能。随着材料科学的不断发展，大量新材料不断的涌现，在很大程度上促进了中压开关柜的绝缘性能的提升。
2 复合绝缘技术
上面提到的两种中压开关柜的绝缘方式各有其自身的特点和适用的情况，因此在实际的使用中，应该根据需要选择合适的产品。为了通视具备多种绝缘方式的优点，将多种绝缘方式综合起来，从而形成复合绝缘技术，比较常见的有以下几种：
2.1 空气绝缘为主体的复合绝缘技术
这种绝缘技术使用空气作为主要的绝缘介质，同时为了弥补单一使用空气作为绝缘介质而造成的放电间隙过大的问题，往往在容易放电的线路上使用环氧树脂作为绝缘介质，这样可以有效地减少放电距离，从而大大的改善绝缘的性能。
2.2 气体绝缘为主体的复合绝缘技术
这种绝缘方式与上面提到的以空气为主的复合绝缘技术类似，只是将绝缘介质由空气变成了具有更好绝缘效果的六氟化硫气体，同时使用固体的绝缘隔板来做放电线路的绝缘，从而使中压开关柜的绝缘效果大大的提升，同时由于放电间隙大幅度减小，使得整个开关柜的体积大大减少。
2.3 固体-气体-真空的复合绝缘技术
整个开关柜的外壳采用绝缘材料浇注而成，同时在开关柜的内部使用具有良好绝缘性能的六氟化硫气体，这样使得放电间隙得到最大程度的缩小，使整个开关柜的体积减小。采用这种技术的开关柜在制作的过程当中涉及到多个不同的专业和学科，制作难度大，成本相对较高，因此并没有得到广泛的使用。
3 绝缘标准
开关柜的绝缘要求主要体现在耐受电压、最小空气绝缘距离和爬电比距方面。其中耐受电压可以参见GB/T311.1-1997《高压输变电设备的绝缘配合》中规定的中压开关柜的雷电冲击耐压和工频耐压水平；对于空气绝缘结构的高压开关柜可以参见标准DL/T593-1996《高压开关设备的共用订货技术导则》中规定的各相导体相间与对地空气净距；爬电比距是指高压电器组件外绝缘的爬电距离与额定电压之比，可以参见标准DL/T593-1996〈高压开关设备的共用订货技术导则》中规定的户内开关柜的爬电比距。但在实际中，爬电比距要求为爬电比距值乘以应用系数。
4 绝缘事故分析
结合中压开关柜的绝缘方式和绝缘标准，中压开关柜应该能够安全、稳定的在电网中投入使用。但在实际运行中，中压开关柜仍然出现各种绝缘事故，尤其是在10kV及以上电压等级。中压开关柜绝缘方面的故障主要表现为外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地闪络击穿，相间绝缘闪络击穿，雷电过电压闪络击穿，瓷瓶套管、电容套管闪络、污闪、击穿、爆炸，提升杆闪络，TA闪络、击穿、爆炸，瓷瓶断裂等。中压开关柜绝缘事故原因主要有以下几个方面：
4.1 爬距及空气间隙不够
爬距及空气间隙不够是开关柜发生绝缘损坏事故的根本原因，特别是手车柜，为缩短柜体尺寸，生产企业往往大幅度地减小装于柜内的断路器、隔离插头相间距离或对地距离，未采取有效的保证绝缘强度的措施。
4.2 开关柜内绝缘材质的选用不当
有的生产企业采用了易吸潮的酚醛树脂绝缘材料，运行后绝缘性能降低。就容易引发绝缘事故。绝缘材料应具有耐污秽性好、憎水性强和不容易老化等性能。并要经过实际验证。
4.3 制造质量差，工艺不良
制造质量及装配质量对开关柜整体耐压水平有很大的影响，如紧固螺丝不规则。拧紧后螺杆长出螺母过多；有的支持瓷柱紧固底板成“丁”字型，在支持瓷柱处作特殊处理，这样不仅缩短了绝缘距离，而且造成电场局部集中；支持瓷柱质量差，稳定性能差，在短路电流冲击下发生断裂。
4.4 环境条件的影响
很多开关柜需要在十分复杂和恶劣的工作环境中使用，由于恶劣的环境常常会导致绝缘闪络，特别是在一些空气污染严重以及相对湿度较大的环境中，由于开关柜内的绝缘层表面就会受到极大的污染，这些附着在绝缘层上的杂质和灰尘在受到潮湿空气的影响下会逐渐的吸水，从而造成污闪的出现。
5 提高绝缘水平的措施
在中压开关柜生产制造中，往往希望通过增加不多的费用，将绝缘水平提高、使得运行更安全。应特别注意绝缘性能，以减少运行中绝缘事故的发生，同时加强对运行中的开关柜的日常维护力度，具体措施如下：
在中压开关柜专用配件方面，广泛采用具有优良阻燃性、憎水性的SMC 等材料，更广泛地采用新型配方的环氧树脂绝缘件。在不增大空间前提下，设计制造大爬距绝缘件。开关柜内带电体尽量采用热缩橡胶给予包扎，对提高运行水平很有利。导电铜排或铝排加热缩绝缘套也是很好的方法，这样既能有效地防止带电裸露造成人身伤亡危险，又可防止盐雾污闪及有害气体对导电铜排或铝排的腐蚀。结合元件复合化设计及元件集中化装配，设计出相适应的绝缘方案，如目前KYN 柜中互感器套管触头盒、绝缘子的组合结构所需的绝缘配合。应充分注意元件选择。特别是电压互感器，要选择伏安特性较好的产品，即在线电压下无显著饱和的电压互感器。同时对于隔板等。应选用绝缘性能好、不燃烧或阻燃的绝缘材料。尽量不要只使用一相或两相电压互感器接在相线与地之间，以保证三相对地阻抗的对称性，避免中性点位移或产生谐振。严格执行安装技术规范，做好维护监控管理工作，防患事故于未然。
参考文献
[1]余炎雄.高海拔对中压开关柜影响的探讨[J].机电工程技术，2009，(05).
[2]罗传胜,谢植彪.10kV开关柜弧光放电原因分析[J].云南电力技术，2010,(01).
[3]王传武.浅谈金属封闭高压开关柜的智能化技术[J].中国科技信息，2009，(23).
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