浅析10kV中置柜绝缘距离改进措施
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【摘 要】现阶段电力系统中的各类装置、设备，总体上正逐渐朝向小型化、智能化、紧凑型方向发展。在这一背景下，10kV中置柜的内部空间、绝缘距离也被进一步压缩，必须要通过重新布局和优化改进，确保中置柜内各电器元件不会产生电气干扰，维持中置柜的安全和稳定运行。本文首先概述了10kV中置柜绝缘距离的设计要求，随后结合实际工作经验，就10kV中置柜使用过程中，因为绝缘距离不足引发的一些故障问题，提出了针对性的改进措施。
【关键词】中置柜；绝缘距离；电流互感器；SMC绝缘板
引言：中置柜是一种封闭式开关设备，内部空间有限，且需要安装大量的功能性电气设备和复杂的电缆线路，导致原本有限的空间变得更加局促。中置柜的主母线额定电流最高可以达到3000A左右，为了避免发生绝缘击穿或是电气元件（线路）之间发生串扰，必须要根据相关的规范要求设置足够的绝缘距离。其中，避雷器、电流互感器等元件，既是中置柜的重要组成部分，又是比較容易发生绝缘故障的部分，需要对绝缘距离的设置进行重点关注。
一、中置柜绝缘距离的设计
中置柜的绝缘距离一般包括空气净距和爬电距离。空气净距的物理意义指的是中置柜中高压电带电体间（这里指的是三相间及相与地间）电压击穿空气介质的最大间距。空气净距通常会受到地势因素的影响，例如在高海拔地区，由于空气稀薄，空气介质的绝缘能力也会受到影响，因此在安装中置柜时，要预留出更大的空气净距。以目前的规范要求来说，正常情况下中置柜空气净距必须高于125毫米，高海拔地区要适当增加这一绝缘距离。
爬电距离指的是与高压带电体直接连接的绝缘元件的绝缘厚度要求。在10kV中置柜上应用比较广泛，例如绝缘子、套管等部件，由于直接接触大电流，为了防止出现绝缘击穿的问题，需要进行高压试验，以验证绝缘厚度是否能够正常满足安全需要。在试验中以不发生漏电和绝缘击穿情况下的绝缘厚度，作为安全爬电距离。
二、10kV中置柜避雷器安装位置的改进
1、故障表现
某小区10kV中置柜在投入使用半月后，发生一起爆炸事故，导致区域电网发生停电。供电局立即组织开展故障调查，经过现场观察和检验，发现中置柜在的门板已经因爆炸产生了明显变形，并且A相避雷器有明显烧灼、发黑的情况，附近的塑料件因为高温发生变形。
2、问题分析
该中置柜在安装时，按照相关要求和规范，正常设计柜内电气设备的绝缘距离，并且经过相关人员的质量检测确定符合要求。但是后期安装10kV线缆后，线缆穿插在各个电器元件之间，导致绝缘距离减小。其中，A相避雷器与最近一处电缆的距离不足50mm。该中置柜正常通电运行后，受到电缆内部大电流的影响，在运行半个月后发生绝缘击穿，直接导致相邻的避雷器烧毁。
3、改进建议
在柜体上设置安装孔，孔的中心位置距离柜底距离在0.8米左右。将外部线缆从安装孔中统一引进，保证绝缘距离满足要求。另外，从这次故障中也认识到，技术人员在设计或现场安装中置柜时，除了要按照规范要求进行柜内电气元件的合理布局外，还要考虑到线缆接入后导致的绝缘距离变化问题。例如可以将线缆统一布局，以减少线缆凌乱分布可能导致的绝缘距离改变问题。另外，电缆应当做好耐压试验，保证绝缘性能稳定，也是间接增加绝缘距离的一种手段。
三、10kV中置柜二次回路的绝缘间距
1、问题分析
在中置柜的生产阶段和使用期间，一方面需要注意合理布置加热器的位置，避免加热器自身高温释放热量对中置柜内的温度传感器、湿度传感器等产生干扰影响，需要保持一定的安全距离；另一方面还要注意考虑到二次回路放电或电磁干扰，也必须流出一定的绝缘距离。例如，某一台使用年限较长的10kV中置柜，内部二次回路线缆，采用的是定位片固定。定位片通过强力胶固定在中置柜的内壁上。强力胶老化后，定位片出现松动甚至掉落，失去固定作用，二次回路的线缆掉落，导致线缆与电气元件之间的绝缘距离低于安全值，容易因为二次回路线缆放电对中置柜内的其他电气元件造成损害。
2、改进方法
一种方法是优化二次回路线缆的固定方式，例如使用专门的布线槽，代替以往的定位片固定方式。同时，布线槽的外部增加绝缘外套，布线槽沿着中置柜内部水平固定。这样既可以加强布线槽的稳定性，又可以提高绝缘能力。即便是后期布线槽出现脱落的问题，因为良好的绝缘性能，虽然物理距离减小了，但是绝缘效果并没有发生改变，不会对中置柜内其他电气元件产生负面影响。另一种方法是优化中置柜内二次元件的布局，控制好绝缘距离。但是这种方法的实际操作难度较大，且中置柜内空间有限，可能无法完全满足绝缘距离的安全设置要求。
四、电流互感器安装位置的优化
1、问题分析
在高压开关柜生产制造过程中，应注意高压电流互感器对地安全距离，当电流互感器为减少发热通常采用穿心式时，其内侧配有一等电位铜导线体，在安装时需将该导线固定在监测的对应相别，因此该导线是10kV高压导体。互感器制造厂所配铜导线体通常较长，如未注意该导线的浮垂及摆动可能造成相间及对地安全距离不足，设备无法通过耐压测试。
2、改进方法
电流互感器铜导线固定孔设计在铜铝排出口处，若电流互感器垂直安装，固定孔设计于上出口处，将多余导线用扎带束于该电流互感器内部。
五、使用新型材料提高绝缘性能
1、问题分析
在部分10kV中置柜中，其实际工作电流可以达到1800A甚至更高。在大电流的影响下，断路器和中置柜动静触头如果咬合不够紧密，容易出现燃弧现象。如果防护措施不到位，将会对周围一定距离内的电气系统造成破坏影响，是一种严重损害中置柜使用性能的故障。目前的10kV中置柜设计与制作中，预防及减轻燃弧损害的措施主要是使用活门挡板进行阻断，材质上多为轻质金属。缺点是在高压、大电流环境下，金属材料的绝缘性能不理想，在门板之后一定距离内仍然出现带电情况，对工作人员的安全构成了威胁。
2、改进方法
为更好地阻隔燃弧、保护开关柜体和动静触头、保护检修人员安全，可采用同样规格尺寸的SMC挡板替换普通金属挡板。SMC板是随着现代新材料技术的发展出现的，SMC板英文名称是Sheet Moulding Compounds，即不饱和聚酯树脂玻璃纤维增强塑料。这种材料的优点是可以通过升温的方式，灵活加工，固化后又具有极强的硬度和强度。现阶段一些厂商制作SMC绝缘板时，还会向材料中加入一些增强剂、碳纤维等，进一步提高了SMC绝缘板的耐电弧、阻燃性，在高压电气设备、工业设备中均有着较为广泛的应用。
结语：在电网覆盖规模增加和人们用电质量要求提升的背景下，对电力系统建设提出了更加严格的要求。在10kV线路中，中置柜除了能够确保正常的配送电等功能外，还可以发挥对电力系统的监控、保护，也是一种确保电力系统稳定和安全运行的重要装置。10kV中置柜使用中，绝缘距离的设置会直接影响到设备运行安全，需要根据各电气元件的特点，确保预留出充足的绝缘距离，实现中置柜内整体布局合理，稳定发挥中置柜的各项功能。
参考文献：
[1]虞伟，王松华，蔡雄.安全型10kV手车式高压中置柜通用便携式核相装置技术改进与研究[J].机电信息，2015（27）：86-87.
[2]武鲁晓，刘钊，徐东生，等.10kV中置柜刀闸口挡板开启工具的研制与应用[J].国网技术学院学报，2018，21（3）.
[3]张红光，王玲.KYN44-12型中置柜联锁装置的改进设计[J].工矿自动化，2012，38（3）：80-83.
（作者单位：国网银川供电公司变电检修室）
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