中压开关柜绝缘方式和绝缘事故研究
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摘 要 中压开关柜作为电网中较为重要的组成部分之一，它的安全、稳定运行直接影响着电网的运行可靠性。但是基于各种原因的影响，使得中压开关柜经常会出现绝缘问题，这在一定程度上造成了开关柜无法正常运行，也间接影响了电网的正常供电。为此，有必要针对中压开关柜的绝缘问题采取有效的措施加以解决。基于此点，本文就中压开关柜绝缘方式和绝缘事故展开研究。
关键词 中压开关柜；绝缘方式；绝缘事故
中图分类号TM711 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2013）89-0072-02
1中压开关柜主要的绝缘方式综述
我国将额定电压在3kV～35kV、工作频率在50Hz的三相系统中的高压开关柜定义为中压开关柜，此类开关柜的柜内空间一般都是采用空气或者一些复合型绝缘材料作为介质，并以此对电网传输过来的三相电能进行接受及分配。中压开关柜能否安全、稳定、可靠运行，其关键就在于开关柜自身绝缘能力的好坏，换言之，中压开关柜的绝缘方式对其正常运行起着决定性作用。目前，中压开关柜最为常用的绝缘方式主要有以下两种，一种是柜内空间绝缘，另一种是柜内组件绝缘，下面对这两种绝缘方式进行具体介绍：
1）空间绝缘。这是中压开关柜应用最为普遍的一种绝缘方式，具体是指以空气作为整个开关柜内部空间的绝缘介质，如半封闭式和金属全封闭式这两种开关柜就都是以空气作为开关柜内部空间绝缘介质的。现阶段，一部分以空气为绝缘介质的中压开关柜在设计时采用了改变带电导体形状的方法，并运用了相关的技术使最小空气的绝缘距离进一步缩小，采取这种设计的开关柜有来自国内和进口的品牌，该产品已在我国各大主要城市中投入大量使用，但是由于该设备的最小空气绝缘距离与我国现行的DL/T593导则中有关规定不符，所以市场中对于此类开关柜有时产生一些争议。而以SF6气体作为绝缘介质的中压开关柜能够在恶劣的环境中运行，这种开关柜采用的是目前较为先进的激光焊接技术，它的箱体属于全密封状态，并充入低气压的SF6气体作为绝缘介质，因为SF6气体本身具有良好的绝缘性能，约为空气的3倍左右，这样一来大幅度缩小了相间的绝缘距离，从而使开关柜的体积也有所减小，与以空气为绝缘介质的开关柜相比，以SF6为绝缘介质的开关柜无论是在体型、性能、安全性等方面都远远优于空气介质的开关柜，如ABB生产的ZX系列开关柜。但是SF6气体本身会对环境造成一定的影响，这种气体被列为限制排放的气体之一，因此，应用过程中必须注意SF6气体的泄漏问题；
2）组件绝缘。这种绝缘方式主要是指采用陶瓷、塑料、橡胶等材料制造柜内固体绝缘件，如真空断路器的灭弧室等。以往中压开关柜内的真空断路器的绝缘件多数都是采用的酚醛玻璃纤维制造而成，这种材料本身抗潮湿和抗老化性能就欠佳，长时间使用后还会出现绝缘强度下降的情况，所以，为了提高绝缘性能，这种材料已经全部改为SMC、DMC或环氧树脂。近些年来，随着国内外科技水平的不断提高，人们在不断研究中综合了各种绝缘方式的全部优点，开发出了一种复合绝缘技术，具体包括以下三种：以空气绝缘为主体的复合技术、以气体绝缘为主体的复合技术和固体、气体、真空三者相结合的复合技术，同时向环保、低能耗等等绿色的技术方向发展。
2中压开关柜的绝缘事故研究
中压开关柜作为电网中的一个重要组成部分，其应当能够安全、稳定、可靠运行，这是最基本的要求。然而，由于一些因素的影响，使得中压变电柜在实际运行中，常常会出现各种各样的绝缘事故，这严重影响了电网的安全、稳定运行。目前，中压开关柜运行中较为常见的绝缘故障主要包括相间绝缘闪络击穿、外绝缘对地闪络击穿、雷击过电压闪络击穿、电容套管闪络等等。下面本文针对引起中压开关柜绝缘事故的原因提出一些建议。
1）柜内空气间隙不足。这是造成开关柜绝缘事故的主要原因之一，尤其是一些手车柜在生产制造时厂家为了缩小体积，将柜内断路器、的相间距离或是对地距离大幅度减小，并且还未采取任何措施确保绝缘强度，同时缺少进行可靠性技术验证，这样很容易造成绝缘事故。针对这一情况，建议生产厂家在制造时应当根据国内外的标准要求，如GB311.1-1997中的有关规定，合理设计最小空气绝缘距离，采取复合绝缘设计时，必须进行全面的绝缘审核和相关试验验证；
2）绝缘材料问题。一部分生产开关柜的企业在制造过程中，常常采用酚醛树脂作为绝缘材料，由于这种材料本身容易吸潮，投入运行后一段时间便会出现绝缘水平降低的情况，这很容易引起绝缘事故。对于这一问题，建议厂家在绝缘材料的选择上应当多采用一些阻燃性高、憎水性强的材料，并在确保原有绝缘空间不变的前提下，设计大爬距绝缘件。此外，开关柜内的带电导体应当尽可能采用热缩橡胶进行包扎，这有助于提高运行水平，同时，还可在导电铜排上加装热缩绝缘套，这样不但能够降低带电引起人员伤亡的危险性，还能有效避免腐蚀的情况发生，如ABB UNIGEAR系列开关柜；
3）制造工艺问题。开关柜自身的质量好坏直接影响其整体耐压水平，比较常见的质量问题有螺丝紧固不到位、螺杆比螺母长、支持瓷柱稳定性差等等，这都容易引起绝缘事故。鉴于此，建议厂家应当不断改进生产制造工艺，并注意元件的选择，尤其是电压互感器要尽可能选用伏安特性能过硬的产品。同时，对于隔板等期间，也要选用绝缘性能好、阻燃性高的绝缘材料，并确保三相对地阻抗的对称性，防止中性点接地或谐振等问题的发生，特别是在国内加工工艺水平层次太多，选择高质量的供应商和生产工艺，是确保开关柜自身的质量和其整体耐压水平的关键；
4）运行环境问题。由于大部分中压开关柜都在环境较差的条件下运行，这样很容易引起绝缘闪络事故。因为我们无法改变开关柜的运行环境，所以，只能通过加强安装和维护管理来预防绝缘事故的发生。具体措施如下：开关柜内的主要器件均必须牢靠安装在支架上，支架不得因外力影响而出现变形；断路器以及负荷开关在操作时产生的振动力不得影响到柜上仪器仪表的正常工作；互感器的安装位置要便于日常检查，并且主回路不带电时，应便于工作人员进行预防性检修和更换操作，适当增加除湿，加温等等防潮的运行环境的改善措施，提供开关柜的抗绝缘事故能力和延迟开关柜寿命。
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