配電工程高壓開關柜絕緣危害問題分析與改善

古志明

(廣東先達電業股份有限公司，廣東 梅州 514011)

1 引言

受粉塵、降雨、蒸汽等影響，高壓開關柜很容易出現絕緣層老化，線路外表皮損壞等問題，造成線路接地、內部短路等，嚴重時甚至產生裝置燒損、明火爆炸等，帶來巨大損失。因此，必須做好配電工程高壓開關柜的管控，從線路設計、保護設置、運維檢修等及時發現和消除各項絕緣缺陷，形成穩定的內部絕緣保護體系，這樣才能夠從根本上改善配電工程的經濟效益，降低絕緣危害產生的惡劣影響。

2 配電工程高壓開關柜概述

高壓開關柜主要包括電纜、母線、電氣元件、斷路器等，能夠實現配電工程中的通斷、控制和保護，在當前電力系統中應用非常普遍，見圖1。

圖1 高壓開關柜結構圖

該裝置內部均采用絕緣電纜，使用斷路器裝置保護，部分線路甚至增設絕緣熱縮套，以提升其絕緣性能。與此同時，母排線路中還設置絕緣件，在母排線路區域加強絕緣保護，形成了穩定的高壓輸配控制體系。

3 配電工程高壓開關柜絕緣危害問題分析

(1)設計危害。高壓開關柜對設計要求非常高，需要嚴格依照安全指標、絕緣標準等進行材料選型和安裝設計。但當前我國許多高壓開關柜都明顯存在相間距偏小問題，尤其是35kV高壓開關柜，該類問題非常普遍?，F場測試時發現，KUN61系列開關柜中三相動觸頭間距僅為250mm，而引線之間間距僅為250mm，遠遠低于國家標準要求的300mm，很容易造成由電氣安全距離過小導致的絕緣危害問題，在今后工作中需全面重視。

(2)安裝危害。施工過程中對高壓開關柜內部安裝標準不明確，安裝施工時操作不到位等，這些均容易導致高壓開關柜絕緣性能故障。如高壓開關柜元器件安裝時未對棱角、毛刺進行處理，引起尖端放電；母線連接過程中螺栓、線路等過長出現褡褳；絕緣擋板安裝時與母排距離過近等。

(3)短路危害。異物進入可能造成開關柜內母排線路異常，嚴重時甚至造成線路褡褳，致使相間短路或單相對地短路，在很大程度上影響了高壓開關柜運行的安全性。除此之外，線路長久使用后積塵、潮濕等均可能加速絕緣外層的老化，造成線路絕緣性能下降，加大了相間短路或單相對地短路的風險。

(4)放電危害。高壓開關柜運行過程中長久積塵，一旦氣候潮濕，非常容易出現絕緣件，如套管、互感器、絕緣子等產生電暈，嚴重時甚至出現閃絡擊穿，給配電工程高壓柜正常運行帶來了非常惡劣的影響，如圖2所示。

圖2 絕緣子相間放電

除此之外，斷路器觸頭松動、磨損、腐蝕等也均會影響其絕緣效果，進而引起接觸不良放電、觸頭盒表面放線等。而高壓開關柜運行過程中受積塵、潮濕等影響，也很容易出現SMC擋板放電情況，造成電場電流畸變，引發開關柜內部放電。

4 配電工程高壓開關柜絕緣危害問題的處理

4.1 優化設計方案，形成安全距離

高壓開關柜設計的過程中應對母排進行調整，盡量選用間錯母排安裝方式，并控制2CT結構間距超過60mm，加大裝置電氣距離，詳見圖3；應在高壓開關柜內設置350mm觸頭間距的接地刀閘，使系統三相動觸頭間距的電氣距離滿足國家標準要求；絕緣裝置布置時應盡量選擇品字形安裝，控制各裝置間距超過300mm，中間相突出150mm等。

圖3 母排電氣間距設計

除此之外，內部設計完成后還需要對高壓開關柜相間和相對地的最小空氣間隙進行測定，確保其超過300mm，且帶電體到柜體的距離超過350mm，避免由上述間距過小引起的放電危害。

4.2 檢查安裝材料，做好絕緣處理

安裝時首先要對高壓開關柜材料性能進行檢查，一般電流互感器盡量選擇強絕緣型，配合使用F-V0級阻燃類觸頭盒，以提升高壓開關柜的整體絕緣效果。按照工藝要求對安裝問題進行處理，做好元件打磨、線路固定等，避免上述因素影響開關柜的絕緣性能。

其次，要做好強絕緣處理，按照安裝工藝要求形成對應方案。如母排安裝時可增設強絕緣型熱縮套進行母線保護，并對銅牌硫化附加環氧樹脂粉末處理，提升母排的絕緣系數。還可以使用硅橡膠自粘膠帶進行母排纏繞，一般10kV以下纏繞2層即可，35kV以上應適當增加至6層左右；觸頭盒、套管等安裝時要采用RS-45有機硅對間隙進行封堵，形成有機硅間隙絕緣保護層；手車件安裝的過程中應使用絕緣保護材料涂刷表面，避免外殼短路接地。該材料可直接使用SRTV防污閃涂料，配合RS-45有機硅封堵間隙等。

最后，要對系統安裝的整體效果進行測試。按照高壓開關柜絕緣性能要求進行母排絕緣檢測、手車室絕緣效果檢測、電纜室絕緣性能測試、開關柜體接地檢測等，確保上述均達到設計安裝要求后，高壓開關柜方可投入使用。

4.3 加強運維管理，確保安全使用

高壓開關柜運行過程中：(1)要做好防潮處理，可根據運行環境適當增加加熱器或增加除濕孔。如在母線倉、CT 室、開關手車室等位置處設置不同功率等級加熱器裝置，在高壓開關柜柜頂處開設除濕孔，要盡量保證開關柜電纜室、母線室內空氣的流通。必要時還可以定期對高壓開關柜進行通風，以減少內部蒸汽、濕氣等，避免裝置線路閃絡；(2)要做好異物處理，可在開關柜外部設置防護網、保護罩等，避免雜質、小動物等進入到高壓開關柜內部。尤其是老鼠、鳥類等，可結合具體動物情況設置驅除裝置，如粘鼠板、驅鳥器等，避免其影響高壓開關柜內部線路結構，提升開關柜的安全性和穩定性；(3)要做好定期維護，對老化線路、異常裝置等及時修復或更換，按照暫態地電壓、超聲波檢測、局部放電檢測結果開展對應放電維護，增設絕緣隔板等。

5 總結

高壓開關柜運行過程中電流較高，很容易出現過熱、閃絡等故障，對絕緣性能要求非常高。設計時應按照標準要求合理設置電氣間距、元器件間距、母排連接方式等；安裝中應選擇強絕緣型電流互感器、套管、觸頭盒等裝置，做好安裝檢測，合格后方可投入使用；日常運維中應從防潮、防異物、老化處理等出發，做好絕緣危害處理，形成安全、穩定、高效的工作環境，全面改善高壓開關柜的運行效益。