关于中压开关柜绝缘技术的研究

关于中压开关柜绝缘技术的研究【摘要】笔者结合自身实际工作检验，对中压开关柜的绝缘技术进行深入分析和研究，并从其绝缘方式、绝缘技术、绝缘事故以及绝缘措施四个方面进行阐述，希望对中压开关柜绝缘技术的研究起到一定的借鉴作用。【关键词】中压开关柜；绝缘技术；研究中图分类号：TK229.1文献标识码：A文章编号：前言中压开关柜绝缘质量是保证整个高压开关柜正常运行的关键。因此，提高中压开关柜的绝缘技术就显得尤为重要了。中压开关柜主要是指在频率为50Hz，电压为3至35kV户内的三相高压开关柜，有负荷开关、隔离开关、熔断器、断路器、互感器、测量装置、保护装置、控制装置以及各种配件组合而成的配电装置。中压开关柜内部主要采用复合或者空气的绝缘材料，绝缘材料的绝缘效果对中压开关柜的安全运行起着至关重要的作用。本文对中压开关柜的绝缘技术进行深入研究，并提出提高绝缘材料绝缘效果的措施，以保证中压开关柜的安全运行。中压开关柜的主要绝缘方式2.1中压开关柜绝缘方式柜内空间中压开关柜的柜内空间绝缘方式主要以空气为绝缘材料，其带地物体之间及其对地采取的绝缘材料都属于空气，主要应用于半封闭的中压开关柜、金属封闭的中压开关柜等。有些以空气为绝缘介质的中压开关柜主要是通过完善带点导致形态或者采取屏蔽电极的方法，使得中压开关柜电场得到均衡，并实现缩短空气绝缘最小距离的目标1。而针对处于恶劣环境下的中压开关柜，其带地物体之间及其对地采取的绝缘材料不是空气，而是一种SF6的气体。SF6气体比空气饿绝缘效果要高出3倍，绝缘强度较大，可以大大缩短了带电体之间的绝缘距离，同时缩小中压开关柜的体积。2.2中压开关柜绝缘方式内部组件中压开关柜内部组件绝缘方式主要以塑料、陶瓷、橡胶、玻璃等作为绝缘材料，中压开关柜的内部组件里德固定绝缘介质，例如中压开关柜的真空断路器就是利用玻璃或者陶瓷等绝缘材料做成的灭弧室。一般情况下，中压开关柜真空断路器绝缘介质通常是利用4330电绝缘玻璃纤维来制造酚醛压塑，但是它的抗潮、抗老化功能较差，在中压开关柜运行过程中，其绝缘效果将不断下降。而采用玻璃纤维来提高处于不饱和状态下的聚酯压塑，以增大其爬电距离，增强其绝缘效果。所以，特殊塑料成为了中压开关柜的固定绝缘介质，而陶瓷成为了高压开关柜、超高压开关柜，甚至特高压开关柜的绝缘介质。中压开关柜的主要绝缘技术3.1复合绝缘技术气体气体符合绝缘技术主要是以大气压相接近的低压层中的SF6气体为绝缘介质，其绝缘原理与空气复合绝缘技术相同，主要是于放电路线上加入固体绝缘板，不仅可以均衡电场，同时提高中压开关柜的耐受电压。但是其与空气复合绝缘技术区别在于SF6气体的绝缘效果和绝缘板形状有着密切的关系。在SF6气体和固体绝缘板的复合作用下，使得中压开关柜体积大大缩小2。3.2复合绝缘技术空气空气复合绝缘技术主要以空气作为绝缘介质，但是由于单纯采用空气作为中压开关柜的绝缘介质，其放电相间的距离较大。因此，在采用空气作为中压开关柜绝缘介质的时候，同时在放电线路上加入环氧树脂，通过空气和环氧树脂的复合绝缘技术，弥补了空气绝缘技术存在的放电相间距离过大的问题，同时提高了中压开关柜的绝缘效果。3.3复合绝缘技术真空、气体、固体真空、气体、固体复合绝缘技术主要是在中压开关柜表面的接地层上浇注固定的绝缘层，以作为中压开关柜外部的封闭容器，然后在封闭容器里放入真空状态下的灭弧室，并用SF6气体将容器填满。通过这种复合的绝缘技术，可以缩小中压开关柜的体积，甚至达到了空气复合技术的1/30。但是这种复合型的绝缘技术设置的知识面广、技术多、操作难，现阶段投入使用数量较少。评定中压开关柜绝缘性能的标准（1）绝缘介质可耐受的电压。按照高压输变电设备的绝缘技术的要求，对中压开关柜在负载运作时所能承受的电压及其在雷电冲击下所能承受的电压做出了明确的规定，只有当这两者的电压符合要求，才能保证绝缘介质的性能。（2）放电相间空气绝缘的最小距离。按照高压开关设备技术原则的要求，中压开关柜导体相间空气距离必须符合要求。(3)绝缘介质的爬电比距。主要是指高压配电器件外绝缘爬电的距离和额定电压的比例，虽然高压开关设备技术原则对户内中压开关柜爬电比距做出了明确的规定，但是中压开关柜其实际爬电比距还应乘上其相关的系数值3。中压开关柜绝缘事故产生原因及措施5.1绝缘事故产生原因中压开关柜绝缘事故主要包括：中压开关柜外部绝缘产生破坏性的放电，甚至发生绝缘结构击穿现象；开关柜内部绝缘对地产生闪络、击穿现象；开关柜绝缘在雷电冲击下，电压超限，并产生闪络、击穿现象；开关柜绝缘套管出现爆炸、闪络、污闪、击穿的现象；开关柜绝缘陶瓷出现断裂等。产生原因：（1）生产质量较差。由于中压开关柜产生质量较差，导致其耐压性能下降。例如：当螺丝紧固后，螺杆长度超出螺母长度太多；瓷柱紧固之后的底板呈现出“丁”字形状，减少了开关柜的绝缘距离，导致其电场过于集中；瓷柱制造质量较差，稳定性较弱，甚至在开关柜短路冲击情况下产生断裂的现象4。（2）材料选择不合理。有些制造厂家使用的绝缘材料为防潮效果较差的酚醛树脂，在开关柜运行过程中其绝缘效果就会有所降低，从而产生中压开关柜绝缘安全事故。（3）运行环境的影响。当中压开关柜在较为恶劣的运行环境时，就会出现绝缘对地闪络的现象。主要是因为大气污染严重，中压开关柜长期处于污染严重且潮湿的地方，使得绝缘材料容易受潮，并产生污闪现象，使得中压开关柜绝缘效果下降。（4）爬电比距与空气距离不足。当绝缘材料的爬电比距和空气距离不能满足要求时，就会对绝缘材料造成破坏，发生绝缘安全事故。一些厂家都习惯通过缩短手车柜里对地距离或者断路器与隔离插头之间的距离来整柜体的尺寸，导致绝缘材料强度下降。5.2绝缘事故防治措施（1）按照高压输电设备的绝缘技术要求来调整中压开关柜的耐受电压、空气绝缘最小距离及其爬电比距。（2）提高中压开关柜的生产质量，采用阻燃性大、憎水性好的绝缘材料，并在中压开关柜增加环氧树脂材质的绝缘配件，提高中压开关柜绝缘强度。（3）在条件允许的情况下，对中压开关柜外绝缘进行凝露耐压检测试验，检测中压开关柜在恶劣环境下的绝缘性能。（4）利用具有热缩功能橡胶来将中压开关柜中的带电体包扎起来，有利于中压开关柜稳定运行，同时可以避免带电体对人体的伤害，防止中压开关柜导电铜排或者铝排受到腐蚀。（5）将中压开关柜复合式的元件设计与集中式配置的元件相结合，规划出合理的绝缘措施，例如：现阶段形成的KYN中压开关柜中互感器的套管盒与绝缘结构的结合。（6）注重中压开关柜元件的选择，尤其是中压开关柜互感器的选择，互感器的伏安特性要好，在电压条件下没有呈现出明显的饱和状态，绝缘效果好，阻燃性能强。(7)规范中压开关柜的安装操作技术，并做好安全监护工作，避免绝缘事故的产生。例如加强对开关柜金属骨架、金属支架安装技术的控制，保证开关柜的安装质量。（8）改善中压开关柜运行环境。采取封堵孔洞，防止受潮的措施。例如：在中压开关柜运行环境处设置通风口或者建立滤网，以防止大气污染物体进入开关室；在开关室安装加热装置或者除湿装置，防止中压开关柜因受潮而产生绝缘事故；定期对中压开关柜绝缘件进行检修和维护，使得中压开关柜绝缘件保持良好的运行状态，保证中压开关柜的安全运行。【参考文献】1张亦兵.绝缘技术在10KV中压开关柜中