浅谈10kV开关柜中常见的绝缘问题

陈平华

（赫兹曼电力（广东）有限公司，广东 佛山 528300）

0 引言

我国的经济建设水平自改革开放以来一直处于稳步增长的状态，经济建设水平的增长在不断增强综合国力的同时，也推动国内各项设施的完善与进步，其中就包括国民能源支柱的电力行业。从另一角度来看，经济发展极大地丰富了人们的物质生活，也使人们开始对质量有更高的要求，在电力事业中就体现为电力供应的稳定性与高质量。我国现行的电力输送方式以高电压为主，就必然要用到高压开关柜，然而10kV开关柜本身长期在高电压、大电流环境下的工作特点使得其难免会出现各类故障，其中绝缘问题的出现极大地影响了10kV开关柜的正常运行。

110 kV开关柜的绝缘问题与应对策略

由于部分生产厂家过于重视短期的经济效益，在生产10kV开关柜时会出现盲目压缩生产成本、肆意控制生产技术的情况，导致出产的开关柜产品很容易出现不符合合格标准的情况[1]。基于这种现象，开关柜设计制造过程中应深入分析提升绝缘能力的方法，进而确保开关柜运行的稳定性与可靠性。当前开关柜面临的绝缘问题主要包括以下几种。

（1）开关柜内部各相导体之间的最小距离没能满足相应规范要求，通常情况下10kV供电系统中各相导体之间的距离及对地最小距离不能少于125mm，但就当前多数开关柜内部的布局及配置情况来看，导体间的距离不仅不符合相关规范，甚至未曾加装绝缘强化设备或是应用应有的绝缘措施；

（2）以凝露为首的潮湿问题，众所周知，环境导致的潮湿问题会极大地影响设备绝缘能力，而在昼夜温差过大的天气或地区，开关柜内外形成凝露的现象十分常见，进而影响开关柜整体的绝缘能力；

（3）应用的材料性能不足，开关柜中应用的绝缘件多以环氧树脂制成，这种材料的制作工艺与原材料均会影响其绝缘性能，品质较低的环氧树脂绝缘件虽然也具有一定的绝缘能力，但与开关柜要求的绝缘标准仍具有一定差距；

（4）绝缘爬距不足也是影响开关柜绝缘性能的重要因素，以高压开关柜为例，高压开关柜中为各个金属组件提供绝缘构件支撑，但处理工艺上的缺陷使绝缘构件的绝缘爬距比较小，无法满足电力行业标准规定中爬电距离不小于240mm的要求。

结合上述问题来看，要使10kV开关柜内部元部件的绝缘缺陷得到有效处理，提升10kV开关柜运行的安全性与可靠性，可尝试采用以下几方面措施：①调整开关柜内部结构及布局，使之各元件的最小绝缘距离满足相应规范要求及标准；②视情况在开关柜内加设除湿装置，使凝露现象得到缓解或有效控制，保证开关柜在经过改造后能够满足电力系统防凝露型开关柜的标准；③更换所有不符合要求的电流互感器、电压互感器以及带电显示装置，确保开关柜中各元器件满足电力供应相关标准及要求；④完全彻查开关柜中存在的绝缘装置，深入检测绝缘子的绝缘性能，确保应用的材料及制作的绝缘子满足绝缘要求及标准。

2 提升开关柜绝缘水平的措施

出于获取更多经济利益的考量，生产厂商希望能够以最少的成本实现产品性能的最大化，这就意味着厂家方面必须做好生产工序的合理调整、生产技术的有效应用及原材料性价比甄选三方面工作，此外在日常工作中还需强化开关柜运行维护的力度，以提升维护工作的有效性，最大限度确保开关柜使用寿命接近理论值。要做到以上内容，可采用的措施有以下几种：首先必须严格遵循相关安装施工技术规范，处理好开关柜的安全防护工作，从根本上杜绝绝缘事故发生的可能，由于开关柜外壳及框架多以金属材料制成，而柜内的元器件又含有大量的金属结构，因此必须按照相应技术规范进行接地处理，同时要确保接地部分的牢固性与稳定性。除此之外，开关柜内各高压电器元件组件间的间隔部分也多为金属质地，因此这部分内容必须从材料、结构上保证其强度，其接地的可靠性也需要得到有效保障，尤其支撑部件要具有能够有效抗衡强外力作用的性能及稳定性，不会轻易因为外力因素造成形变或裂解，柜上仪表及继电器要具有足够的稳定性，不会因为断路器、负荷开关及接触器接受外部操作时产生的力与振动受到影响，电流互感器与电压互感器的安装位置要审慎选择，使之便于日常检查与巡检工作；其次开关柜配件的选用要确保配件材料具有优秀的防水性、阻燃性及绝缘性能，能将外界因素产生的影响控制在最低限度，同时还要注意材料的节能环保性能，应尽可能选择具有较大爬距的绝缘件，为保证开关柜绝缘性能满足相应要求且能够有效适应使用环境，需要在开关柜投入实际使用之前在凝露条件下进行耐压试验[3]；再次开关柜内部的带电体需应用热缩橡胶加以包装。这种做法能极大地提升开关柜运行的安全性，能够在防止人员操作误触的基础上保证开关柜带电免受腐蚀或是绝缘失效的侵扰。此外内部隔板架的选择也需要应用耐燃性强、绝缘性能优越的材料，而电流互感器则需要注意是否会在在线电流下呈现出显著饱和，选用不会出现明显饱和的电流互感器；最后，开关柜的各项设备规格及应用技术必须遵循高压输变电设备规范中的技术标准，包括耐受电压的规范、爬电比距的规定以及最小空气绝缘距离的界定等，而开关柜的日常维护工作也需要得到强化，进而保障开关柜的绝缘水平能够始终维持在良好的状态下，能确保开关柜内部所有设备得以稳定运行，可视情况加装过滤网过滤空气中可能进入的粉尘及细小杂质，而电线走线的管道接口处可应用阻燃绝缘材料加以封补，以防水汽与小动物钻入，保证开关柜内部环境的密封性[4]。

3 可应用的开关柜绝缘方式与绝缘技术分析

当前开关柜可应用的绝缘方式为数众多，如果以空间类型为主要区分方法，则可分为对开关柜内部空间的绝缘策略与开关柜内部元器件的绝缘策略。内部元器件的绝缘策略通常应用陶瓷与塑料两种绝缘材料，应用这些材料为开关柜内部组件制作固体绝缘件，以实现开关柜内部绝缘的目的[5]。随着当前科研技术的发展，各类型的特种陶瓷逐渐成为实现开关柜绝缘的主要固体绝缘材料，而塑料材料则多倍应用在高压、超高压及特高压工作特征的开关柜中。

内部空间的绝缘多以有效应用气体为主，以六氟化硫气体为首的各类具有强绝缘能力的气体会被用于填充进充气柜内，以实现柜内带电体对地与相间的绝缘，这种方式在恶劣环境条件下尤其适用。比起纯粹以空气实现绝缘的开关柜而言，六氟化硫气体的优势体现在受外界环境影响较小、体积更小、具有高度安全性等，同时还对操作人员的安全保护有积极作用。

而为了进一步提升开关柜的绝缘功能及性能，有效结合不同开关柜绝缘方式的优点，当前已经研制出一种全新的组合技术。该技术结合了多种方式实现开关柜的绝缘效果，因此被称为复合型绝缘技术。就复合型绝缘技术的发展来看，较常见的应用方式分为以下三种：

（1）同时应用固体、气体及真空技术形成的复合绝缘技术，该技术的特点是应用浇注固体绝缘件作为外部封闭容器，同时其绝缘件会设置表面接地层，随后将真空灭弧室设置在容器外部封闭容器之内，对于容器内部真空灭弧室之外的其他空间则应用填充六氟化硫气体的方法，这种方法能够有效缩减开关柜整体的体积，使其体积仅相当于应用空气绝缘开关柜的1/30大小，大幅减少了开关柜体积的同时，也在最大限度提升开关柜的安全性。

（2）将气体作为主要介质的复合绝缘技术，在对六氟化硫气体进行实验的过程中，科研技术人员发现当六氟化硫气体承受一定压力时，其所产生的绝缘性能与空气中的绝缘性能相同。基于此，科研人员借助在放电路径上设置不同数量、不同规模绝缘隔板的做法，有效实现对电场的改善，也使开关柜整体的耐受电压获得了相应提升，但在应用这一方法的时候需要注意的是，隔板的形状直接关系六氟化硫气体的绝缘效果，因此对隔板形状的筛选需要审慎选择。

（3）将空气介质作为主体的复合绝缘技术，该技术将空气作为主要绝缘介质，在原理上是通过缩小相间的绝缘间距实现绝缘，具体做法是在放电路径上铺设以特种树脂固体制成的绝缘板，来实现对绝缘间距的控制，进而全面提升开关柜内部的绝缘性能。

4 结语

结合上述内容来看，随着当今社会的长足发展，10kV开关柜已经成为供电系统中的主要结构部分，所处的环境也具有一定的复杂性，导致10kV开关柜的绝缘问题已经成为影响其运行的重要问题。针对这种情况，需要深入分析10kV开关柜的性能、绝缘问题产生的原因及发生的可能性，通过优化开关柜制作材料、谨慎选择生产制造技术、做好运行中的维护保养工作以及强化新绝缘技术、绝缘材料的开发应用等策略，来实现10kV开关柜绝缘性能的提升，有效解决绝缘问题，为整个社会提供安全、稳定、可靠的供电环境，进而从能源层面推动社会的发展。