韓 強，司紅玲，李光肖

（1.許繼智能電力設備股份有限公司，福建 廈門 361101；2.淄博供電公司，山東 淄博 255032；3.濟寧供電公司，山東 濟寧 ）

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟和城市建設的飛速發(fā)展，對配電網(wǎng)以及配電網(wǎng)中應用的開關設備提出了越來越高的要求。隨著技術的進步和工藝手段的提高，開關設備的絕緣材料也有了很大發(fā)展，從最初的陶瓷、空氣、變壓器油等發(fā)展至現(xiàn)在的環(huán)氧樹脂、硅橡膠、SF6氣體等材料。絕緣材料的物質形態(tài)有固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)，其中環(huán)氧樹脂因其優(yōu)良的電氣性能、機械性能，可用模具澆注易實現(xiàn)等性能而在中壓開關設備中被廣泛應用。在中壓設備中大量應用的是固體絕緣材料，比如開關柜中的絕緣支撐，斷路器的固封極柱，電流/電壓互感器的絕緣外殼，充氣環(huán)網(wǎng)柜中的進出線電纜套管，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的固封模塊等。

1 局部放電的產(chǎn)生及對開關設備的破壞作用

根據(jù)GB/T 7354—2403《局部放電量測量》中的局部放電定義，導體間絕緣僅被部分橋接的電氣放電，這種放電可以在導體附近發(fā)生也可以不在導體附近發(fā)生。局部放電一般是由于絕緣體內(nèi)部或絕緣表面局部電場特別集中而引起的，通常這種放電表現(xiàn)為持續(xù)時間小于1 ps的脈沖。但是也可能出現(xiàn)連續(xù)的形式，比如氣體介質中的所謂無脈沖放電。“電暈”是局部放電的一種形式，常發(fā)生在遠離固體或液體絕緣的導體周圍的氣體介質中?！半姇灐辈灰吮挥米魉芯植糠烹娦问降耐ㄓ眯g語。局部放電通常伴隨著聲、光、熱和化學反應等現(xiàn)象。

1.1 局部放電的種類及產(chǎn)生原因

局部放電的種類包括絕緣材料內(nèi)部放電、表面放電、高壓電極尖端放電。

設備絕緣內(nèi)部存在弱點或生產(chǎn)過程中造成的缺陷，在高壓電場作用下會發(fā)生重復擊穿和熄滅現(xiàn)象。局部放電可能發(fā)生在導體周圍，也可能發(fā)生在絕緣體的表面或內(nèi)部，發(fā)生在表面的為表面局部放電，發(fā)生在內(nèi)部的為內(nèi)部局部放電。在中壓開關柜和固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜等開關設備中，以空氣作為基本散熱媒介和絕緣介質，采用環(huán)氧樹脂包覆的導體承受高電壓的作用，其絕緣系統(tǒng)是由各種不同形狀尺寸及不同絕緣材料所組成的復合絕緣，在外施電壓作用下，所承受的電場強度是不同的，這種不均勻性客觀存在。 在絕緣體內(nèi)部或表面，某些區(qū)域的電場強度高于平均電場強度，而某些區(qū)域的電場強度低于平均電場強度，高于平均電場強度的區(qū)域會發(fā)生放電，這就是局部放電。 產(chǎn)生局部放電的原因：結構不合理與電場分布極不均勻而形成局部電場集中；制造和工藝處理不當，如金屬部件帶有尖角、毛刺或絕緣體中含有雜質；局部存在缺陷，這些部位發(fā)生電場畸變而形成局部放電。

1.2 局部放電的特點

放電能量很小的情況下，短時間內(nèi)不影響電氣設備的絕緣強度。 但是對絕緣的危害是逐漸加大的，發(fā)展需要一定時間，通過累計效應，最終缺陷可以擴大到絕緣擊穿。絕緣系統(tǒng)壽命的評估分散性很大，與發(fā)展時間、局部放電種類、產(chǎn)生位置、絕緣種類等有關。局部放電試驗屬非破壞試驗，不會造成絕緣損傷。

1.3 局部放電的危害

局部放電發(fā)生在一個或幾個很小的區(qū)域內(nèi)（絕緣內(nèi)部氣隙或氣泡），放電的能量很小，局部放電的存在并不影響電氣設備的短時絕緣強度。 但是，開關設備在運行電壓下長期存在著局部放電現(xiàn)象，會有以下破壞作用：一是放電點長期對絕緣件轟擊造成絕緣局部損壞，逐步擴大后，最終使絕緣擊穿；二是長期放電，絕緣材料產(chǎn)生的臭氧、氧化氮等活性氣體在熱的作用下，使局部絕緣受到腐蝕，電導增加，最后導致熱擊穿。電氣絕緣的破壞或局部老化，多數(shù)是從局部放電開始的，它的危害性突出表現(xiàn)在使絕緣壽命迅速降低，最終影響開關設備的安全運行。

2 中壓開關設備局部放電量的要求

中壓開關設備中局部放電是影響開關設備長期可靠運行的一個重要因素，理想狀態(tài)下，開關設備中局部放電量應該為零，但在實際產(chǎn)品制造過程中，即使是在結構最優(yōu)化或者工藝控制水平最先進的情況下，都不可能做到局部放電量為零。GB 3906—2006《3.6 kV～40.5 kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》中，附錄B5最大允許的局部放電量規(guī)定，固體絕緣的可接受限值：在1.1 Ur（相間電壓）下應為10 pC，而對于中性點非直接接地系統(tǒng)，在1.1 Ur相對地電壓下為100 pC。

我國10 kV中壓配電網(wǎng)中性點接地方式有中性點不接地或經(jīng)消弧線圈或電阻接地系統(tǒng)，均為不直接接地系統(tǒng)。也就是說，在10 kV的開關設備中，固體絕緣材料的局部放電量最大可接受的限值為100 pC。

我國10 kV中壓配電網(wǎng)無論采用哪種形式的接地方式均為不直接接地系統(tǒng)，此時開關設備的外絕緣要求較高，對地和相間絕緣要能夠承受42 kV的耐壓水平，不發(fā)生設備對地或相間的閃絡和爬電放電，相對地的外絕緣是產(chǎn)品的考慮重點，相間的外絕緣水平相對而言很容易滿足，設備的內(nèi)絕緣則可相應降低。也就是說，在中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地短路故障電流值一般很小，一般單相接地短路故障電流在100 A以下，對系統(tǒng)的運行影響不大。按規(guī)程規(guī)定電網(wǎng)可帶單相接地短路故障運行2 h，而固體絕緣材料由于局部放電問題造成的最終結果可能引發(fā)單相接地短路故障，從這個層面上來看，固體絕緣材料的局部放電量要求苛刻，要低于10 pC以下，從系統(tǒng)可靠運行角度考慮，意義不大，從經(jīng)濟角度考慮，則提高了設備制造成本。 中壓中性點不直接接地系統(tǒng)，開關設備固體絕緣材料的局部放電量要求不得大于100 pC，由于局部放電問題所造成的相間短路故障幾率很小。 只有相鄰兩相的絕緣件均因為局部放電被擊穿，兩相均形成單相接地短路故障，演化成相間短路故障。而由于局部放電造成兩相同時內(nèi)部絕緣被擊穿幾乎不可能。

3 結語

開關設備對固體絕緣材料內(nèi)外絕緣的考核，實際上是滿足開關設備在不同中性點接地系統(tǒng)中的應用要求。也就是說，中性點接地系統(tǒng)方式從一個側面來看，影響到線路短路故障電流大小，影響開關設備固體絕緣材料的絕緣性能。

［1］王鵬.船舶中壓電力系統(tǒng)中性點接地方式研究［J］.船舶電氣，2007（3）：49-54.

［2］胡正清.淺析對電力變壓器局部放電的預防和控制［J］.華東科技，2013（1）：246-247.