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摘 要：在电力系统、工矿企业供电中，10～35kV高压开关柜得到了广泛的使用，因此，高压开关柜的稳定运行关乎整个供电质量、供电安全。本文主要对10～35kV高压开关柜绝缘进行验证，通过案例进行分析，对10～35kV高压开关柜绝缘提出相关改进方法，为后期的研究提供有效的参考依据。
关键词：10～35kV；高压；开关柜；绝缘；改进方法
近年来，伴随着供电设施的不断更新，10～35kV高压开关柜在电力系统中得到了广泛应用，由于其安全的運行直接关系到电网供电的安全性、可靠性。然而高压开关柜因各种因素导致绝缘闪络事故发生的情况日益上升，特别是10～35kV高压开关柜发生的概率最多，轻则使得大区域用户出现停电，重则导致电网发生严重的火灾，由此可见，加强10～35kV高压开关柜的绝缘验证以及对其技术的改进就显得十分必要。本文主要对高压开关柜绝缘的验证进行阐述，提出相关改进措施[1]。
1 10～35kV高压开关柜绝缘的验证
近年来，伴随着科技技术的改革与发展，通过对几种10～35kV高压开关柜（国产型号）在常温条件与常湿条件、凝露条件等进行冲击耐压试验或者工频耐压试验发现，高压开关柜主要存在着以下几点问题：（1）在设计与制造中使得高压开关柜存在一定缺陷，使得开关柜内导体对空气间隙较少，据调查显示，大约55%的冲击放电电压无法满足现阶段的额定冲击耐受电压的需求；（2）在10～35kV高压开关柜中，多使用复合绝缘方式，因在运行中两者之间的配合度不当容易使得纯空气间隙减少，从而减少了绝缘的水平，最终使得出现绝缘闪络事故；（3）部分10～35kV高压开关柜选择绝缘部件，但是因爬电比距设计无法满足全工况绝缘验证试验的需求；或者采用絕缘材料质量与性能不佳，例如：在选择材料时只注重绝缘性能，从而忽略了材料的耐候性以及阻燃性等性能，因此在各种严酷条件（潮湿和污秽）下，出现绝缘闪络等方面的事故。针对元部件绝缘验证，通过在凝露条件下试验可知，高压开关柜所使用的元部件绝缘水平比较低，同时也是导致绝缘水平下降的原因之一，为了对10～35kV高压开关柜的绝缘水平进行更好的验证，对柜中的各种元件进行检验是非常有必要的[2]。在元件检验中可采用人工污秽耐受电压试验或者凝露绝缘试验等方式进行检验。其中人工污秽耐受压试验多使用固体层法，首先将等值盐的密度设置在0.03mg/cm3左右，一般与二级污秽水平左右。通过试验可知，10～35kV高压开关柜中的电流互感器元部件和支柱绝缘子元部件以及绝缘拉杆元部件等在工频凝露耐受压试验下是不合格的，由于污闪电压明显较低，不能达到相关要求的标准，分析相关原因可知，与外绝缘造型额设计不合理，或沿面爬距小等有着直接的联系。
2 10～35kV高压开关柜绝缘的改进方法
通过对10～35kV高压开关柜绝缘的验证对其进行改进，其中改进内容主要包括：一是研制全工况型高压开关柜元部件；二是改进高压开关柜整机绝缘。
2.1 研制全工况型高压开关柜元部件
根据沿面绝缘技术作为研究的前提，通过与相关厂家进行合作与交流，针对10～35kV高压开关柜采用新型的加强绝缘型元部件，其中主要包括：绝缘连接件和支柱绝缘子、触头盒及绝缘套管、互感器等元部件。在这些部件中，需对该结构、部件安装尺寸等进行优化设计，从而增加绝缘的爬距，其中在瓷沿面爬电比距中不得低于1.8cm/kV，而有机绝缘沿面爬电比距不得低于2.0cm/kV，这样就可以充分的提高10～35kV高压开关柜元部件的绝缘性能。随后再对这些元部件进行冲击凝露试验、污秽绝缘试验以及工频绝缘试验，根据试验结果显示，在潮湿凝露条件或者污秽、高海拔等恶劣环境下，这些部件均能符合绝缘的要求。在10kV的KYN28开关柜中可以使用新型4000A触头盒，由于新型4000A触头盒对绝缘层的厚度进行了优化设置，从而使得外绝缘造型变得更加合理；而静触头、母排等主要使用五颗螺栓进行连接与固定，可充分降低接触电阻与热量的生成；随后在其背部添加通风孔，利于散热；而触头盒爬电比距的更大，有利于在凝露环境下和污垢环境下，提高10～35kV高压开关柜的绝缘性能。复合绝缘主要是利用SMC绝缘板进行的，其中SMC绝缘板均是通过不饱和聚酯玻璃纤维增强片状模塑料经过模压而成型的，因此，SMC材料与SMC模压制品均有较高的机械强度与阻燃性以及耐漏电性等，同时还具有良好的机械性能、热稳定性、电绝缘性能以及耐化学防腐性性能等，对10～35kV高压开关柜绝缘性能的改进具有非常重要的意义。
2.2 改进高压开关柜整机绝缘
据现代市场来看，我国对10～35kV高压开关柜在设计与结构以及选择绝缘部件等方面尚且存在着明显的不足，从而使得我国的10～35kV高压开关柜的绝缘性能与水平不佳的情况，或者由于高压开关柜的绝缘等方面的问题，导致出现绝缘闪络事故。根据以上问题，可采用以下几点措施进行改进：第一，使用绝缘母线，可充分提高母线在高压开关柜中的绝缘性能，例如：35kV中的KYN61柜，里面全部使用的是全绝缘母线；第二，使用加强绝缘型元部件，以此来提高元部件的绝缘性能，同时对新材料和结构参数新工艺等进行优化；第三，复合绝缘配合，在10kV高压开关柜中的带电体和绝缘板两者之间的空气间隙最小不得低于30mm，而35kV高压开关柜中的带电体和绝缘板两者之间的空气间隙最小不得低于60mm，这样才能更好的确保开关柜的绝缘性能；第四，严格控制开关柜内的最小空气间隙，防止相间及相对地放电事故的发生。
3 实例分析
以10kV高压开关柜为例进行分析暂态对地电压法带电测试初判局放与超高频法判断局放源等方法，值得注意的是由于变电站中存在着比较复杂的干扰源，因此为开关柜绝缘验证带来了一定的难处，通过联合暂态可对电压法、超高频法等进行取长补短，从而有效的提升绝缘验证的实用性。（1）暂态对地电压法带电测试初判局放案例分析。据2012年4月，某供电公司试验研究通过暂态对地电压法对某区域的变电站中的10kV高压开关柜进行绝缘验证，以局部放电带电测试作为基础，在3号高压室开关柜检测过程中发现，疑似异常局部放电信号，其中高压室中一共有23面柜，排列两排，通过测试结果显示，高压开关柜的信号幅值比背景值大，这就表明信号主要来自开关柜中，左边的开关柜信号明显要比右边的高，而两排的信号幅值变化基本保持一致，由此可见，左边532BCT柜信号幅值要比其他的开关柜高，呈单边衰减等情况，由此可以看出，异常局部放电信号来源与532BCT柜内部。（2）超高频法判断局放源案例分析。在2013年6月2日，某供电公司试验研究通过对某变电站10kV高压开关柜使用局部放电带电进行绝缘验证，通过示波器波形可以看出，放电位基本上在90°～180°峰值左右，所以2个探头的放电脉冲基本一致，由此可以确定放电源属于同一个。
4 结束语
综上所述，10～35kV高压开关柜在供电中的运行直接关系到整个变电所的安全性、稳定性。因此对高压开关柜进行绝缘验证就显得十分必要。
参考文献
[1]王磊，赵现平，董俊，等.2000m海拔35kV开关柜母排结构安全净距试验研究[J].高压电器，2013，4（21）：66-70.
[2]Deng Yurong.An improved 10 kV switchgear TEV partial discharge detection and location technology [J].Journal of insulation materials，2014，11（12）：93-96.
（作者单位：国网浙江嘉善县供电公司）
关键词：10～35kV；高压；开关柜；绝缘；改进方法
近年来，伴随着供电设施的不断更新，10～35kV高压开关柜在电力系统中得到了广泛应用，由于其安全的運行直接关系到电网供电的安全性、可靠性。然而高压开关柜因各种因素导致绝缘闪络事故发生的情况日益上升，特别是10～35kV高压开关柜发生的概率最多，轻则使得大区域用户出现停电，重则导致电网发生严重的火灾，由此可见，加强10～35kV高压开关柜的绝缘验证以及对其技术的改进就显得十分必要。本文主要对高压开关柜绝缘的验证进行阐述，提出相关改进措施[1]。
1 10～35kV高压开关柜绝缘的验证
近年来，伴随着科技技术的改革与发展，通过对几种10～35kV高压开关柜（国产型号）在常温条件与常湿条件、凝露条件等进行冲击耐压试验或者工频耐压试验发现，高压开关柜主要存在着以下几点问题：（1）在设计与制造中使得高压开关柜存在一定缺陷，使得开关柜内导体对空气间隙较少，据调查显示，大约55%的冲击放电电压无法满足现阶段的额定冲击耐受电压的需求；（2）在10～35kV高压开关柜中，多使用复合绝缘方式，因在运行中两者之间的配合度不当容易使得纯空气间隙减少，从而减少了绝缘的水平，最终使得出现绝缘闪络事故；（3）部分10～35kV高压开关柜选择绝缘部件，但是因爬电比距设计无法满足全工况绝缘验证试验的需求；或者采用絕缘材料质量与性能不佳，例如：在选择材料时只注重绝缘性能，从而忽略了材料的耐候性以及阻燃性等性能，因此在各种严酷条件（潮湿和污秽）下，出现绝缘闪络等方面的事故。针对元部件绝缘验证，通过在凝露条件下试验可知，高压开关柜所使用的元部件绝缘水平比较低，同时也是导致绝缘水平下降的原因之一，为了对10～35kV高压开关柜的绝缘水平进行更好的验证，对柜中的各种元件进行检验是非常有必要的[2]。在元件检验中可采用人工污秽耐受电压试验或者凝露绝缘试验等方式进行检验。其中人工污秽耐受压试验多使用固体层法，首先将等值盐的密度设置在0.03mg/cm3左右，一般与二级污秽水平左右。通过试验可知，10～35kV高压开关柜中的电流互感器元部件和支柱绝缘子元部件以及绝缘拉杆元部件等在工频凝露耐受压试验下是不合格的，由于污闪电压明显较低，不能达到相关要求的标准，分析相关原因可知，与外绝缘造型额设计不合理，或沿面爬距小等有着直接的联系。
2 10～35kV高压开关柜绝缘的改进方法
通过对10～35kV高压开关柜绝缘的验证对其进行改进，其中改进内容主要包括：一是研制全工况型高压开关柜元部件；二是改进高压开关柜整机绝缘。
2.1 研制全工况型高压开关柜元部件
根据沿面绝缘技术作为研究的前提，通过与相关厂家进行合作与交流，针对10～35kV高压开关柜采用新型的加强绝缘型元部件，其中主要包括：绝缘连接件和支柱绝缘子、触头盒及绝缘套管、互感器等元部件。在这些部件中，需对该结构、部件安装尺寸等进行优化设计，从而增加绝缘的爬距，其中在瓷沿面爬电比距中不得低于1.8cm/kV，而有机绝缘沿面爬电比距不得低于2.0cm/kV，这样就可以充分的提高10～35kV高压开关柜元部件的绝缘性能。随后再对这些元部件进行冲击凝露试验、污秽绝缘试验以及工频绝缘试验，根据试验结果显示，在潮湿凝露条件或者污秽、高海拔等恶劣环境下，这些部件均能符合绝缘的要求。在10kV的KYN28开关柜中可以使用新型4000A触头盒，由于新型4000A触头盒对绝缘层的厚度进行了优化设置，从而使得外绝缘造型变得更加合理；而静触头、母排等主要使用五颗螺栓进行连接与固定，可充分降低接触电阻与热量的生成；随后在其背部添加通风孔，利于散热；而触头盒爬电比距的更大，有利于在凝露环境下和污垢环境下，提高10～35kV高压开关柜的绝缘性能。复合绝缘主要是利用SMC绝缘板进行的，其中SMC绝缘板均是通过不饱和聚酯玻璃纤维增强片状模塑料经过模压而成型的，因此，SMC材料与SMC模压制品均有较高的机械强度与阻燃性以及耐漏电性等，同时还具有良好的机械性能、热稳定性、电绝缘性能以及耐化学防腐性性能等，对10～35kV高压开关柜绝缘性能的改进具有非常重要的意义。
2.2 改进高压开关柜整机绝缘
据现代市场来看，我国对10～35kV高压开关柜在设计与结构以及选择绝缘部件等方面尚且存在着明显的不足，从而使得我国的10～35kV高压开关柜的绝缘性能与水平不佳的情况，或者由于高压开关柜的绝缘等方面的问题，导致出现绝缘闪络事故。根据以上问题，可采用以下几点措施进行改进：第一，使用绝缘母线，可充分提高母线在高压开关柜中的绝缘性能，例如：35kV中的KYN61柜，里面全部使用的是全绝缘母线；第二，使用加强绝缘型元部件，以此来提高元部件的绝缘性能，同时对新材料和结构参数新工艺等进行优化；第三，复合绝缘配合，在10kV高压开关柜中的带电体和绝缘板两者之间的空气间隙最小不得低于30mm，而35kV高压开关柜中的带电体和绝缘板两者之间的空气间隙最小不得低于60mm，这样才能更好的确保开关柜的绝缘性能；第四，严格控制开关柜内的最小空气间隙，防止相间及相对地放电事故的发生。
3 实例分析
以10kV高压开关柜为例进行分析暂态对地电压法带电测试初判局放与超高频法判断局放源等方法，值得注意的是由于变电站中存在着比较复杂的干扰源，因此为开关柜绝缘验证带来了一定的难处，通过联合暂态可对电压法、超高频法等进行取长补短，从而有效的提升绝缘验证的实用性。（1）暂态对地电压法带电测试初判局放案例分析。据2012年4月，某供电公司试验研究通过暂态对地电压法对某区域的变电站中的10kV高压开关柜进行绝缘验证，以局部放电带电测试作为基础，在3号高压室开关柜检测过程中发现，疑似异常局部放电信号，其中高压室中一共有23面柜，排列两排，通过测试结果显示，高压开关柜的信号幅值比背景值大，这就表明信号主要来自开关柜中，左边的开关柜信号明显要比右边的高，而两排的信号幅值变化基本保持一致，由此可见，左边532BCT柜信号幅值要比其他的开关柜高，呈单边衰减等情况，由此可以看出，异常局部放电信号来源与532BCT柜内部。（2）超高频法判断局放源案例分析。在2013年6月2日，某供电公司试验研究通过对某变电站10kV高压开关柜使用局部放电带电进行绝缘验证，通过示波器波形可以看出，放电位基本上在90°～180°峰值左右，所以2个探头的放电脉冲基本一致，由此可以确定放电源属于同一个。
4 结束语
综上所述，10～35kV高压开关柜在供电中的运行直接关系到整个变电所的安全性、稳定性。因此对高压开关柜进行绝缘验证就显得十分必要。
参考文献
[1]王磊，赵现平，董俊，等.2000m海拔35kV开关柜母排结构安全净距试验研究[J].高压电器，2013，4（21）：66-70.
[2]Deng Yurong.An improved 10 kV switchgear TEV partial discharge detection and location technology [J].Journal of insulation materials，2014，11（12）：93-96.
（作者单位：国网浙江嘉善县供电公司）