摘要：隨著用電負(fù)荷安全性、可靠性要求日益提高，供電網(wǎng)絡(luò)的安全基礎(chǔ)是布置于各站所的10kV中置式開關(guān)柜。中置柜是按照國標(biāo)定義的金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備，是除外部連接外，全部裝配完成并封閉在接地金屬外殼內(nèi)的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。由于其小體積、多功能、可替換、良好安全性，已逐步替代原來大型彈操式開關(guān)設(shè)備柜。
　　關(guān)鍵詞：中置柜；絕緣距離；選材；設(shè)計(jì)
　　1引言
　　針對(duì)電力系統(tǒng)用戶對(duì)設(shè)備需求的多樣性，制造廠家需針對(duì)客戶需求量身定做，應(yīng)熟悉相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)柜型的設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過多年電力系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試、質(zhì)檢和設(shè)計(jì)工作，對(duì)中置柜的絕緣距離設(shè)計(jì)提出一些改進(jìn)措施。
　　2電力絕緣距離設(shè)計(jì)
　　2.1絕緣距離要求
　　10kV中置式開關(guān)柜廣泛應(yīng)用于供電網(wǎng)絡(luò)的各開關(guān)站和開閉所中，用于對(duì)線電壓為10kV的三相交流電傳送控制和分配，因此柜內(nèi)導(dǎo)流體相間及相對(duì)地必須保證一定的距離，否則會(huì)引起短路，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成危害。
　　絕緣距離可分為空氣凈距和爬電距離兩方面考慮，爬電距離主要針對(duì)與高壓帶電體直接連接的絕緣元件(如套管、絕緣子、觸頭盒等)的安全技術(shù)要求。針對(duì)絕緣件應(yīng)采用的措施是選用知名廠家的產(chǎn)品，并在工廠試驗(yàn)時(shí)模擬母排安裝后狀態(tài)對(duì)整個(gè)開關(guān)柜體進(jìn)行工頻耐壓測(cè)試，保證無閃絡(luò)、擊穿及顯著放電現(xiàn)象。而當(dāng)單純以空氣作為絕緣介質(zhì)時(shí)考慮絕緣距離時(shí)，安全距離要求≥125mm。
　　2.2避雷器安裝位置設(shè)計(jì)
　　在10kV綜自高壓柜設(shè)計(jì)中，部分柜體如饋線柜、電壓互感器柜等需安裝避雷器，此時(shí)設(shè)計(jì)適合的避雷器安裝位置對(duì)柜體的安全運(yùn)行至關(guān)重要。
　　某重要用戶配電工程發(fā)生一起高壓柜體爆炸停電事故，該10kV饋線柜在送電第3天發(fā)生爆炸，故障柜體圖片如圖1，應(yīng)電業(yè)局要求參與事故原因分析。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，故障柜體前后柜門變形，上下泄壓閥打開，柜內(nèi)電纜頭炸開，B相避雷器高壓側(cè)燒灼明顯。
　　                                                         
　　                                                                                圖1故障柜體下部圖
　　經(jīng)分析：該柜體在設(shè)計(jì)時(shí)僅考慮柜內(nèi)元件間絕緣安全距離，未考慮10kV電纜安裝后與其他元件的安全間距，導(dǎo)致設(shè)計(jì)避雷器安裝孔位較低，因此其在廠內(nèi)無進(jìn)(出)線電纜情況下可試驗(yàn)通過，但在電纜安裝后B相避雷器與電纜頭安全距離不足，送電第3天電纜頭耐壓擊穿，電纜頭爆炸柜內(nèi)燃燒最終導(dǎo)致該高壓開關(guān)柜報(bào)廢的事故。針對(duì)此事故，要求該設(shè)備制造商對(duì)同類隱患柜體(見圖2)全部整改，升高避雷器安裝位置，避免了雷同故障的發(fā)生。
　　                                                        
　　                                                                 圖2同一工程隱患柜體下部圖
　　此次事故提醒設(shè)計(jì)人員，不能僅考慮廠內(nèi)元器件安裝間距，還需考慮現(xiàn)場(chǎng)施工后柜體絕緣間距及用戶的安全用電。根據(jù)《電纜安裝規(guī)程》要求第6.2.4條，35kV及以下電纜在剝切線芯絕緣、屏蔽、金屬護(hù)套時(shí)，線芯沿絕緣表面至接地點(diǎn)(屏蔽或金屬護(hù)套端部)的最小安全距離應(yīng)符合表1要求。
　　因高壓電纜的屏蔽層在電纜頭制作中需引出至接地排接地，避雷器分別對(duì)應(yīng)安裝于高壓導(dǎo)流體A、B、C相，故避雷器對(duì)應(yīng)為高壓側(cè)，電纜頭處為接地端。當(dāng)避雷器安裝孔較低，與電纜頭絕緣安全距離不足(國標(biāo)規(guī)定10kV高壓設(shè)備相間及對(duì)地的最小空氣間距125mm)，最終導(dǎo)致上述事故發(fā)生。
　　表1電纜終端和接頭中最小安全距離

                                                   
　　改進(jìn)方法：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避雷器與現(xiàn)場(chǎng)電纜的安全間距，建議設(shè)計(jì)安裝孔位高于柜體底部0.6m及以上。或?qū)⒈芾灼鲝闹兄霉裰幸瞥�，將其設(shè)計(jì)在線路側(cè)，安裝于高壓電纜進(jìn)出線第1號(hào)桿塔處。
　　2.3電流互感器導(dǎo)線體安裝位置設(shè)計(jì)
　　在高壓開關(guān)柜生產(chǎn)制造過程中，應(yīng)注意高壓電流互感器(TA)對(duì)地安全距離，當(dāng)大變比TA為減少發(fā)熱通常采用穿心式時(shí)，其內(nèi)側(cè)配有一等電位銅導(dǎo)線體，在安裝時(shí)需將該導(dǎo)線固定在監(jiān)測(cè)的對(duì)應(yīng)相別，因此該導(dǎo)線是10kV高壓導(dǎo)體。互感器制造廠所配銅導(dǎo)線體通常較長，如未注意該導(dǎo)線的浮垂及擺動(dòng)可能造成相間及對(duì)地安全距離不足，設(shè)備無法通過耐壓測(cè)試。
　　改進(jìn)方法：TA銅導(dǎo)線固定孔設(shè)計(jì)在穿芯TA所在相別的銅鋁排出口處，若TA垂直安裝，固定孔設(shè)計(jì)于上出口處，將多余導(dǎo)線用扎帶束于該TA內(nèi)部。
　　2.4二次元件的安全間距
　　在高壓開關(guān)柜生產(chǎn)制造過程中，除應(yīng)考慮二次部分的溫濕度感應(yīng)器及加熱器自身安裝位置與高壓部分安全間距外，還應(yīng)注意該回路二次導(dǎo)線的安全距離，在高壓柜體內(nèi)部如使用定位片方式固定二次電纜，一段時(shí)間后定位片將失去粘性脫落，二次電纜下垂或擺動(dòng)會(huì)造成對(duì)高壓部分安全距離不足，可能發(fā)生高壓對(duì)二次放電，同時(shí)危及一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
　　改進(jìn)方法：在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在中置柜內(nèi)設(shè)置專用走線槽布線，或者在柜內(nèi)設(shè)計(jì)電纜固定孔及固定支架以固定二次電纜。
　　2.5活門擋板的選材更換
　　對(duì)額定電流2000A及以上中置柜，由于斷路器與柜體間動(dòng)靜觸頭存在咬合是否緊密以及斷路器操作時(shí)接觸分?jǐn)鄦栴}，當(dāng)二者間機(jī)械咬合強(qiáng)度不足或斷路器進(jìn)出運(yùn)行位置時(shí)，將存在燃弧現(xiàn)象，現(xiàn)在普遍使用的活門擋板是普通金屬擋板。其缺點(diǎn)是金屬材料，可阻斷燃弧但具有導(dǎo)電性，在開關(guān)柜設(shè)備檢修時(shí)由于靜觸頭直接與高壓母線相連，金屬活門擋板可能感應(yīng)高壓對(duì)檢修人員造成人身危險(xiǎn)。
　　改進(jìn)方法：為更好地阻隔燃弧、保護(hù)開關(guān)柜體和動(dòng)靜觸頭、保護(hù)檢修人員安全，可采用同樣規(guī)格尺寸的SMC擋板替換普通金屬擋板。SMC板是隨著現(xiàn)代新材料技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)的，SMC板英文名稱是SheetMouldingCompounds，即不飽和聚酯樹脂玻璃纖維增強(qiáng)塑料，該產(chǎn)品由化學(xué)增稠的不飽和聚酯樹脂、填料、纖維增強(qiáng)材料組成，在加熱、加壓模塑條件下固化成型，具有很高的機(jī)械和電氣性能，具有良好的阻燃性、耐電弧，主要參數(shù)可參照表2。基于其良好特性，可被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電器設(shè)備中作絕緣結(jié)構(gòu)零部件。
　　表2SMC板主要技術(shù)參數(shù)

                                           
　　3減少安全距離有幾種方式
　　(1)使用熱縮套管將高壓帶電導(dǎo)體熱縮，熱縮套管具有高低壓兩類，其耐壓值完全不同，對(duì)10kV開關(guān)柜應(yīng)正確選用高壓熱縮套管，實(shí)踐中熱縮后要確保空氣凈距離≥110mm，缺點(diǎn)是熱縮套管存在老化問題。
　　(2)在相間或在柜殼內(nèi)側(cè)加裝絕緣隔板，如SMC板或3240環(huán)氧酚醛玻璃布板等絕緣材料，從而縮小對(duì)空氣絕緣距離的要求，但要求空氣凈距離≥60mm，缺點(diǎn)是絕緣隔板受使用環(huán)境影響較大，存在老化問題。
　　(3)高壓導(dǎo)流體與柜殼部分構(gòu)架安全距離不足時(shí)，在導(dǎo)流體穿越構(gòu)架處安裝穿墻套管，缺點(diǎn)是此方式只有在導(dǎo)流體適合加裝可固定套管時(shí)采用。
　　(4)國外ABB公司有一種均勻磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)理論，可以通過改善帶電導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)縮小對(duì)絕緣距離的要求，缺點(diǎn)是國內(nèi)用戶一般不接受該理論，因?yàn)檫@不符合DL/T404-1997標(biāo)準(zhǔn)的要求。
　　(5)國外三菱公司采用熱涂敷工藝，在高壓帶電導(dǎo)體表面均勻附上絕緣材料，缺點(diǎn)是要有專門流化床設(shè)備，且一般開關(guān)成套設(shè)備廠無法實(shí)現(xiàn)。
　　4結(jié)語
　　隨著城市密度加大和站所增多，站所規(guī)劃空間越發(fā)局限，必然要求電力設(shè)備朝安全可靠型、緊湊化、封閉式、綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。因此要求設(shè)計(jì)制造者積思廣益，應(yīng)用新技術(shù)并注重細(xì)節(jié)改進(jìn)，做到一二次回路配合兼顧，主、輔助元件合理布局，保證中置式開關(guān)柜設(shè)備的安全可靠。