陳平華

（赫茲曼電力（廣東）有限公司，廣東 佛山 528300）

0 引言

我國的經(jīng)濟建設(shè)水平自改革開放以來一直處于穩(wěn)步增長的狀態(tài)，經(jīng)濟建設(shè)水平的增長在不斷增強綜合國力的同時，也推動國內(nèi)各項設(shè)施的完善與進步，其中就包括國民能源支柱的電力行業(yè)。從另一角度來看，經(jīng)濟發(fā)展極大地豐富了人們的物質(zhì)生活，也使人們開始對質(zhì)量有更高的要求，在電力事業(yè)中就體現(xiàn)為電力供應(yīng)的穩(wěn)定性與高質(zhì)量。我國現(xiàn)行的電力輸送方式以高電壓為主，就必然要用到高壓開關(guān)柜，然而10kV開關(guān)柜本身長期在高電壓、大電流環(huán)境下的工作特點使得其難免會出現(xiàn)各類故障，其中絕緣問題的出現(xiàn)極大地影響了10kV開關(guān)柜的正常運行。

110 kV開關(guān)柜的絕緣問題與應(yīng)對策略

由于部分生產(chǎn)廠家過于重視短期的經(jīng)濟效益，在生產(chǎn)10kV開關(guān)柜時會出現(xiàn)盲目壓縮生產(chǎn)成本、肆意控制生產(chǎn)技術(shù)的情況，導(dǎo)致出產(chǎn)的開關(guān)柜產(chǎn)品很容易出現(xiàn)不符合合格標準的情況[1]?；谶@種現(xiàn)象，開關(guān)柜設(shè)計制造過程中應(yīng)深入分析提升絕緣能力的方法，進而確保開關(guān)柜運行的穩(wěn)定性與可靠性。當前開關(guān)柜面臨的絕緣問題主要包括以下幾種。

（1）開關(guān)柜內(nèi)部各相導(dǎo)體之間的最小距離沒能滿足相應(yīng)規(guī)范要求，通常情況下10kV供電系統(tǒng)中各相導(dǎo)體之間的距離及對地最小距離不能少于125mm，但就當前多數(shù)開關(guān)柜內(nèi)部的布局及配置情況來看，導(dǎo)體間的距離不僅不符合相關(guān)規(guī)范，甚至未曾加裝絕緣強化設(shè)備或是應(yīng)用應(yīng)有的絕緣措施；

（2）以凝露為首的潮濕問題，眾所周知，環(huán)境導(dǎo)致的潮濕問題會極大地影響設(shè)備絕緣能力，而在晝夜溫差過大的天氣或地區(qū)，開關(guān)柜內(nèi)外形成凝露的現(xiàn)象十分常見，進而影響開關(guān)柜整體的絕緣能力；

（3）應(yīng)用的材料性能不足，開關(guān)柜中應(yīng)用的絕緣件多以環(huán)氧樹脂制成，這種材料的制作工藝與原材料均會影響其絕緣性能，品質(zhì)較低的環(huán)氧樹脂絕緣件雖然也具有一定的絕緣能力，但與開關(guān)柜要求的絕緣標準仍具有一定差距；

（4）絕緣爬距不足也是影響開關(guān)柜絕緣性能的重要因素，以高壓開關(guān)柜為例，高壓開關(guān)柜中為各個金屬組件提供絕緣構(gòu)件支撐，但處理工藝上的缺陷使絕緣構(gòu)件的絕緣爬距比較小，無法滿足電力行業(yè)標準規(guī)定中爬電距離不小于240mm的要求。

結(jié)合上述問題來看，要使10kV開關(guān)柜內(nèi)部元部件的絕緣缺陷得到有效處理，提升10kV開關(guān)柜運行的安全性與可靠性，可嘗試采用以下幾方面措施：①調(diào)整開關(guān)柜內(nèi)部結(jié)構(gòu)及布局，使之各元件的最小絕緣距離滿足相應(yīng)規(guī)范要求及標準；②視情況在開關(guān)柜內(nèi)加設(shè)除濕裝置，使凝露現(xiàn)象得到緩解或有效控制，保證開關(guān)柜在經(jīng)過改造后能夠滿足電力系統(tǒng)防凝露型開關(guān)柜的標準；③更換所有不符合要求的電流互感器、電壓互感器以及帶電顯示裝置，確保開關(guān)柜中各元器件滿足電力供應(yīng)相關(guān)標準及要求；④完全徹查開關(guān)柜中存在的絕緣裝置，深入檢測絕緣子的絕緣性能，確保應(yīng)用的材料及制作的絕緣子滿足絕緣要求及標準。

2 提升開關(guān)柜絕緣水平的措施

出于獲取更多經(jīng)濟利益的考量，生產(chǎn)廠商希望能夠以最少的成本實現(xiàn)產(chǎn)品性能的最大化，這就意味著廠家方面必須做好生產(chǎn)工序的合理調(diào)整、生產(chǎn)技術(shù)的有效應(yīng)用及原材料性價比甄選三方面工作，此外在日常工作中還需強化開關(guān)柜運行維護的力度，以提升維護工作的有效性，最大限度確保開關(guān)柜使用壽命接近理論值。要做到以上內(nèi)容，可采用的措施有以下幾種：首先必須嚴格遵循相關(guān)安裝施工技術(shù)規(guī)范，處理好開關(guān)柜的安全防護工作，從根本上杜絕絕緣事故發(fā)生的可能，由于開關(guān)柜外殼及框架多以金屬材料制成，而柜內(nèi)的元器件又含有大量的金屬結(jié)構(gòu)，因此必須按照相應(yīng)技術(shù)規(guī)范進行接地處理，同時要確保接地部分的牢固性與穩(wěn)定性。除此之外，開關(guān)柜內(nèi)各高壓電器元件組件間的間隔部分也多為金屬質(zhì)地，因此這部分內(nèi)容必須從材料、結(jié)構(gòu)上保證其強度，其接地的可靠性也需要得到有效保障，尤其支撐部件要具有能夠有效抗衡強外力作用的性能及穩(wěn)定性，不會輕易因為外力因素造成形變或裂解，柜上儀表及繼電器要具有足夠的穩(wěn)定性，不會因為斷路器、負荷開關(guān)及接觸器接受外部操作時產(chǎn)生的力與振動受到影響，電流互感器與電壓互感器的安裝位置要審慎選擇，使之便于日常檢查與巡檢工作；其次開關(guān)柜配件的選用要確保配件材料具有優(yōu)秀的防水性、阻燃性及絕緣性能，能將外界因素產(chǎn)生的影響控制在最低限度，同時還要注意材料的節(jié)能環(huán)保性能，應(yīng)盡可能選擇具有較大爬距的絕緣件，為保證開關(guān)柜絕緣性能滿足相應(yīng)要求且能夠有效適應(yīng)使用環(huán)境，需要在開關(guān)柜投入實際使用之前在凝露條件下進行耐壓試驗[3]；再次開關(guān)柜內(nèi)部的帶電體需應(yīng)用熱縮橡膠加以包裝。這種做法能極大地提升開關(guān)柜運行的安全性，能夠在防止人員操作誤觸的基礎(chǔ)上保證開關(guān)柜帶電免受腐蝕或是絕緣失效的侵擾。此外內(nèi)部隔板架的選擇也需要應(yīng)用耐燃性強、絕緣性能優(yōu)越的材料，而電流互感器則需要注意是否會在在線電流下呈現(xiàn)出顯著飽和，選用不會出現(xiàn)明顯飽和的電流互感器；最后，開關(guān)柜的各項設(shè)備規(guī)格及應(yīng)用技術(shù)必須遵循高壓輸變電設(shè)備規(guī)范中的技術(shù)標準，包括耐受電壓的規(guī)范、爬電比距的規(guī)定以及最小空氣絕緣距離的界定等，而開關(guān)柜的日常維護工作也需要得到強化，進而保障開關(guān)柜的絕緣水平能夠始終維持在良好的狀態(tài)下，能確保開關(guān)柜內(nèi)部所有設(shè)備得以穩(wěn)定運行，可視情況加裝過濾網(wǎng)過濾空氣中可能進入的粉塵及細小雜質(zhì)，而電線走線的管道接口處可應(yīng)用阻燃絕緣材料加以封補，以防水汽與小動物鉆入，保證開關(guān)柜內(nèi)部環(huán)境的密封性[4]。

3 可應(yīng)用的開關(guān)柜絕緣方式與絕緣技術(shù)分析

當前開關(guān)柜可應(yīng)用的絕緣方式為數(shù)眾多，如果以空間類型為主要區(qū)分方法，則可分為對開關(guān)柜內(nèi)部空間的絕緣策略與開關(guān)柜內(nèi)部元器件的絕緣策略。內(nèi)部元器件的絕緣策略通常應(yīng)用陶瓷與塑料兩種絕緣材料，應(yīng)用這些材料為開關(guān)柜內(nèi)部組件制作固體絕緣件，以實現(xiàn)開關(guān)柜內(nèi)部絕緣的目的[5]。隨著當前科研技術(shù)的發(fā)展，各類型的特種陶瓷逐漸成為實現(xiàn)開關(guān)柜絕緣的主要固體絕緣材料，而塑料材料則多倍應(yīng)用在高壓、超高壓及特高壓工作特征的開關(guān)柜中。

內(nèi)部空間的絕緣多以有效應(yīng)用氣體為主，以六氟化硫氣體為首的各類具有強絕緣能力的氣體會被用于填充進充氣柜內(nèi)，以實現(xiàn)柜內(nèi)帶電體對地與相間的絕緣，這種方式在惡劣環(huán)境條件下尤其適用。比起純粹以空氣實現(xiàn)絕緣的開關(guān)柜而言，六氟化硫氣體的優(yōu)勢體現(xiàn)在受外界環(huán)境影響較小、體積更小、具有高度安全性等，同時還對操作人員的安全保護有積極作用。

而為了進一步提升開關(guān)柜的絕緣功能及性能，有效結(jié)合不同開關(guān)柜絕緣方式的優(yōu)點，當前已經(jīng)研制出一種全新的組合技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了多種方式實現(xiàn)開關(guān)柜的絕緣效果，因此被稱為復(fù)合型絕緣技術(shù)。就復(fù)合型絕緣技術(shù)的發(fā)展來看，較常見的應(yīng)用方式分為以下三種：

（1）同時應(yīng)用固體、氣體及真空技術(shù)形成的復(fù)合絕緣技術(shù)，該技術(shù)的特點是應(yīng)用澆注固體絕緣件作為外部封閉容器，同時其絕緣件會設(shè)置表面接地層，隨后將真空滅弧室設(shè)置在容器外部封閉容器之內(nèi)，對于容器內(nèi)部真空滅弧室之外的其他空間則應(yīng)用填充六氟化硫氣體的方法，這種方法能夠有效縮減開關(guān)柜整體的體積，使其體積僅相當于應(yīng)用空氣絕緣開關(guān)柜的1/30大小，大幅減少了開關(guān)柜體積的同時，也在最大限度提升開關(guān)柜的安全性。

（2）將氣體作為主要介質(zhì)的復(fù)合絕緣技術(shù)，在對六氟化硫氣體進行實驗的過程中，科研技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)當六氟化硫氣體承受一定壓力時，其所產(chǎn)生的絕緣性能與空氣中的絕緣性能相同?；诖?，科研人員借助在放電路徑上設(shè)置不同數(shù)量、不同規(guī)模絕緣隔板的做法，有效實現(xiàn)對電場的改善，也使開關(guān)柜整體的耐受電壓獲得了相應(yīng)提升，但在應(yīng)用這一方法的時候需要注意的是，隔板的形狀直接關(guān)系六氟化硫氣體的絕緣效果，因此對隔板形狀的篩選需要審慎選擇。

（3）將空氣介質(zhì)作為主體的復(fù)合絕緣技術(shù)，該技術(shù)將空氣作為主要絕緣介質(zhì)，在原理上是通過縮小相間的絕緣間距實現(xiàn)絕緣，具體做法是在放電路徑上鋪設(shè)以特種樹脂固體制成的絕緣板，來實現(xiàn)對絕緣間距的控制，進而全面提升開關(guān)柜內(nèi)部的絕緣性能。

4 結(jié)語

結(jié)合上述內(nèi)容來看，隨著當今社會的長足發(fā)展，10kV開關(guān)柜已經(jīng)成為供電系統(tǒng)中的主要結(jié)構(gòu)部分，所處的環(huán)境也具有一定的復(fù)雜性，導(dǎo)致10kV開關(guān)柜的絕緣問題已經(jīng)成為影響其運行的重要問題。針對這種情況，需要深入分析10kV開關(guān)柜的性能、絕緣問題產(chǎn)生的原因及發(fā)生的可能性，通過優(yōu)化開關(guān)柜制作材料、謹慎選擇生產(chǎn)制造技術(shù)、做好運行中的維護保養(yǎng)工作以及強化新絕緣技術(shù)、絕緣材料的開發(fā)應(yīng)用等策略，來實現(xiàn)10kV開關(guān)柜絕緣性能的提升，有效解決絕緣問題，為整個社會提供安全、穩(wěn)定、可靠的供電環(huán)境，進而從能源層面推動社會的發(fā)展。