24kV开关设备设计过程中的绝缘处理

摘要:24kV开关柜的结构设计虽然建立在12kV开关柜的基础上,但是其运行要求方面却远远高于12kV开关柜的要求,而且由于实际运行经验的不足,更加要求在设计过程中应充分考虑消除各种影响绝缘水平的因素。文章根据24kV开关柜的绝缘等级要求,从结构设计、均匀电场、环境控制等角度提出了一些提高绝缘水平的建议。

关键词:24kV开关柜;开关设备设计;绝缘处理

中图分类号:TM531文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)20-0037-02

随着社会经济的发展,城市用电负荷快速增长,20kV电网系统在城市建设中得到逐步推广。推行20kV电压等级可以有效提高供电能力、节约建设用地、较好地适应不同规模用户的需要、提高电压质量并降低损耗;国内外的实践均证明采用20kV电压供电可以取得很好的经济效益。在可以预见的未来若干年内,24kV开关柜的市场需求会越来越大,因此受到了广大成套开关柜制造厂家的重视。

一、开关柜的绝缘要求

根据电力行业的标准《高压开关设备和控制设备的共用技术要求》(DL/T593-2006)中对开关柜的绝缘要求有明确的规定,其中12kV和24kV开关柜的绝缘要求见下表:

二、24kV开关柜设计的绝缘处理

当前KYN28-12系列中置式开关柜在10kV电网系统中得到了广泛应用,国内许多成套开关柜生产厂家已经积累了丰富的制造经验。因此,24kV开关柜的设计开发大多是在KYN28中置柜的基础上进行,这样可以充分借鉴12kV开关柜成熟的加工工艺和丰富的运行经验。由于电压等级从12kV提升到24kV,对开关柜的绝缘水平的考验大大提高了,因此在结构设计中必须充分考虑各种细节问题。下面就24kV开关柜结构设计中如何提高绝缘水平提出几点设想:

(一)合理选择开关柜宽度

从绝缘可靠性的角度出发,空气绝缘是最可靠的绝缘方式,只要保证绝缘净距离,绝缘就可以得到充分保证。如果按照完全空气绝缘的方案考虑:

柜体宽度=母排排宽度×3+相间净距×2+相对地净距×2

24kV开关柜的理论宽度应为:

柜体宽度=100×3+180×2+180×2=1020mm

在实际生产过程当中,绝大多数的生产厂家都选择1000mm柜宽,这样势必要考虑采用复合绝缘的方式。一般采取的方式是:在母排上使用热缩套管包覆;触头盒安装板采用硫化处理;在相间和导体对地之间安装SMC绝缘隔板。

(二)等高结构和品字形母线布置

绝大多数的12kV中置式开关柜采用前高后低的结构方式,仪表室为独立结构,可拆卸。24kV开关柜如果采用这种方式,显然不能满足180mm空气净距离的要求。所以,24kV开关柜应采用等高结构的设计,仪表室与柜体为一体结构;适当加高柜体高度到2300mm使得母线室和断路器室有更大的安装空间;母线穿墙套管采取品字形排布,这样才能够满足180mm空气净距离的要求,确保绝缘的可靠性。

(三)均匀导体电场

从实践经验来看,均匀导体电场是手段是比较有效的。对于母排截断的端头,用成形铣刀将端头加工成圆角;对于触头盒内的母排端头可以先做成半圆状,在用铣床加工成圆角;条件允许的情况下,可以在断路器梅花触头外加装金属屏蔽罩,进一步改善电场分布,可有效提高绝缘水平。

(四)使用加热除湿装置

在潮湿的环境中,开关柜内部湿度较高,绝缘件表面容易产生凝露;同时由于SMC绝缘隔板的吸潮性,受潮后绝缘性能大大降低,表面容易积污,这些原因都会导致绝缘闪络事故的发生。为了解决这一问题,通常采用的方法是在电缆室和断路器室安装加热除湿装置,降低开关柜内部的湿度。为了能自动控制加热装置,一般还要配套安装温度、湿度传感器和温、湿度控制器,控制器带有远程通信接口,可以实现远程控制。

(五)选用大爬的绝缘材料

触头盒、穿墙套管、支撑绝缘子等绝缘材料的选用,必须加大伞裙面积,有足够的爬电距离,才能达到24kV的绝缘要求。如图所示,该触头盒在内部和外部都有裙边来增加爬电距离。同时可以考虑将触头盒安装面从250×250增加到275(宽)×310(高),参考40.5kV开关柜触头盒的安装方式取消六个触头盒之间的金属隔板,以提高绝缘水平。

三、结论

24kV开关柜的结构设计虽然建立在12kV开关柜的基础上,但是其运行要求方面却远远高于12kV开关柜的要求,而且由于实际运行经验的不足,更加要求在设计过程中应充分考虑消除各种影响绝缘水平的因素。如果是简单的将12kV开关柜的空气距离放大,绝缘件的爬电距离加大,往往难以达到65kV/min的耐压要求。

参考文献

[1]马苏龙.20kV电压等级在配电网中的应用[J].电网技术,2008,32(19).

作者简介:沈狄龙(1976-),男,浙江萧山人,杭州欣美成套电器制造有限公司助理工程师,研究方向:中压成套开关柜结构设计和加工工艺设计。