高低壓配電柜電氣絕緣全工況技術(shù)的應(yīng)用

孫華美 宋軍會(huì) 許躍宏（大全集團(tuán)有限公司）

高低壓配電柜電氣絕緣全工況技術(shù)的應(yīng)用

孫華美 宋軍會(huì) 許躍宏
（大全集團(tuán)有限公司）

摘 要：本文對(duì)GC?10型6kV室內(nèi)變配電柜以及低壓380V кпэсн型俄羅斯制造配電柜絕緣全工況改造中摸索的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，共同探討高低壓配電柜電氣絕緣全工況技術(shù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：配電設(shè)備裸母線酚醛樹脂材質(zhì)DMC、SMC；材質(zhì)

0　引言

國內(nèi)制造的GC?10型室內(nèi)變配電柜為20世紀(jì)80年代設(shè)備，在設(shè)計(jì)上存在許多缺陷，如：柜內(nèi)母線均為整體通長設(shè)計(jì)，母線在柜間無絕緣隔離的防護(hù)，母線均為裸母線無絕緣層防護(hù)等，這就使配電柜在運(yùn)行中存在許多絕緣薄弱的隱患。

俄羅斯кпэсн型低壓380V配電柜為20世紀(jì)50年代俄羅斯產(chǎn)品，這種配電柜采用抽屜式結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)上存在缺陷如下：母線室與單元開關(guān)間隔貫通，無絕緣隔離防護(hù)；母線室整體通長設(shè)計(jì)；裸母線設(shè)計(jì)；配電柜內(nèi)采用的絕緣材料為已被禁止使用的酚醛樹脂絕緣材料等。

1　高低壓配電柜的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 高壓配電柜

根據(jù)不同的方法，高壓配電柜可以分成很多不同的種類。從斷路器的角度，高壓配電柜設(shè)備包括手車式及固定式兩種。我國高壓配電柜的研制先后經(jīng)歷了仿制用配電柜，自主研發(fā)的手車式高壓配電柜，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的GN型箱式、KGN型固定柜以及HXGN型環(huán)網(wǎng)柜這三個(gè)過程?，F(xiàn)在應(yīng)用較多的手車式高壓配電柜為KYN28型，固定式因不利于操作的原因，應(yīng)用相對(duì)較少，其應(yīng)用較多的是XGN15?12等型號(hào)。

1.2 低壓配電柜

目前常用的固定式低壓開關(guān)柜是GGD?Ⅲ型，此種柜型已經(jīng)投入使用幾十年了還經(jīng)久不衰。GGD的骨架采用8MF型材，安裝孔的模數(shù)為20mm，組裝式結(jié)構(gòu)，因此，它具備組裝結(jié)構(gòu)的一切優(yōu)點(diǎn)。低壓配電柜的種類較多、使用更加靈活多樣。我國的低壓配電柜制造水平與國外還有一定的差距，目前在我國廣泛應(yīng)用的低壓配電柜，包括國產(chǎn)的如GCS、GCD、GCK、MNS低壓抽出式開關(guān)柜，以及國際知名電氣設(shè)備制造商生產(chǎn)的PrismaP、Sivcon、MNS3、OKKEN低壓配電柜等。與國外生產(chǎn)的配電柜相比，國內(nèi)生產(chǎn)的低壓配電柜存在同一類型的設(shè)備的具體型號(hào)、內(nèi)部構(gòu)造不一致的現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)當(dāng)指出，國產(chǎn)配電柜更適應(yīng)我國的電網(wǎng)供配電要求，與國內(nèi)的電氣設(shè)備的兼容性更強(qiáng)、組裝更靈活。此外，低壓配電柜種類較多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)的功能也可能各不相同，以固定間隔柜和抽屜柜這兩種類型為例，前者在操作運(yùn)行的可靠性、二次控制的穩(wěn)定性、柜內(nèi)母線的通流能力、故障率、設(shè)備成本方面都要優(yōu)于抽屜柜，而后者便于更換及維護(hù)。如結(jié)構(gòu)有大的變動(dòng)，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行型式試驗(yàn)，但大部分情況下，結(jié)構(gòu)的變化不是突變，而是漸變的，很難界定在何種情況下要重新進(jìn)行型式試驗(yàn)。

2　改造前高、低壓配電柜的絕緣狀況及分析

2.1 配電柜母線間隔和出線電纜間隔

母線間隔采用整體通長設(shè)計(jì)，無分段防護(hù)隔離。如果發(fā)生母線某點(diǎn)或間隔某點(diǎn)的絕緣故障時(shí)，由于缺乏必要的隔離防護(hù)，容易導(dǎo)致“火燒聯(lián)營”的事故發(fā)生，嚴(yán)重者造成相臨開關(guān)柜損壞的重大設(shè)備事故，使事故搶修時(shí)間成倍增長，本來停局部設(shè)備可以處理的問題，被擴(kuò)展成停“雙機(jī)”的重大設(shè)備事故。

母線采用裸母線安裝、水平排列，只涂有相色漆，無外絕緣防護(hù)；母線排的間距較短；GC?10型配電柜的母線間隔下部與出線電纜間隔貫通，無密封隔離。老鼠竄入配電柜后，可以通過在裝電纜，出線間隔及母線間隔之間上下竄越；又可以在通長設(shè)計(jì)的母線室內(nèi)自由行走，將直接引發(fā)母線的相間短路和接地短路故障，導(dǎo)致火燒聯(lián)營的事故。

2.2 配電柜開關(guān)間隔

GC?10型6kV配電柜開關(guān)間隔、母線間隔和出線電纜間隔的絕緣隔板，采用《反事故技術(shù)措施》中被禁用的環(huán)氧樹脂材料，手車挑簾，機(jī)構(gòu)卡澀，執(zhí)行不到位等故障較多，運(yùn)行消缺時(shí)又存在較大的觸電風(fēng)險(xiǎn)。

俄式кпэсн型380V配電柜開關(guān)間隔采用抽屜式結(jié)構(gòu)，在隔離斷口具備較強(qiáng)的電氣優(yōu)勢(shì)，但與母線室貫通無絕緣隔離防護(hù)，安裝的母線支撐架、定位件等絕緣結(jié)構(gòu)件均為《反事故技術(shù)措施》中被禁用的酚醛樹脂材料。該材質(zhì)在運(yùn)行中會(huì)受到各種因素的影響而發(fā)生一系列不可逆的化學(xué)物理變化，從而導(dǎo)致材質(zhì)機(jī)械性能和電氣性能的劣化。另外酚醛樹脂絕緣材料有較大的吸水性，使絕緣水平和老化速率下降較快，這不利于設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3　高低壓配電柜絕緣改造的實(shí)施

針對(duì)上述配電設(shè)備的隱患問題，依據(jù)國電公司下發(fā)的《高壓開關(guān)反事故技術(shù)措施》中“改造工程中特別是發(fā)電廠必須選用加強(qiáng)絕緣型且母線室封閉的高壓開關(guān)柜”的明確要求，經(jīng)技術(shù)探討制定符合設(shè)備現(xiàn)狀的技術(shù)方案并實(shí)施，目前A廠已經(jīng)改造完畢。改造后不僅提高廠用電設(shè)備的電氣絕緣水平，而且為機(jī)組運(yùn)行創(chuàng)造出很高的安全效益。

3.1 改造中電氣絕緣材料的選材

首先是配電柜內(nèi)絕緣隔板、定位絕緣件、穿墻套管以及靜觸頭結(jié)構(gòu)件選用了具備憎水性好、憎水遷移性好、絕緣強(qiáng)度高、耐老化等優(yōu)點(diǎn)的SMC和DMC有機(jī)不飽和絕緣聚脂材料，經(jīng)過形體設(shè)計(jì)后由廠家測(cè)繪并成型制作。

裸母線包覆選用了高質(zhì)量的，在溫升、導(dǎo)熱系數(shù)、氧指數(shù)、耐老化性、耐溫性能、電擊穿強(qiáng)度、共頻耐壓方面符合電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的RS?MPG材質(zhì)相色熱縮絕緣材料（熱縮絕緣管）。

母線接頭的防護(hù)盒的制作：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)繪接頭的尺寸和形狀，制成模具后將RS?MPG材質(zhì)相色熱縮絕緣管按模具形狀熱縮制成；設(shè)計(jì)制成的上述附件都經(jīng)過電力科學(xué)院檢測(cè)中心鑒定后使用。

3.2 GC-10型6kV配電柜和кпэсн型380V

配電柜絕緣改造的設(shè)計(jì)及實(shí)施

將配電柜內(nèi)的裸母線作好記號(hào)后拆下，進(jìn)行包覆RS?MPG材質(zhì)相色熱縮絕緣管，經(jīng)均勻熱縮回裝；將母線的各部接頭處制作加裝RS?MPG材質(zhì)的相色熱縮絕緣防護(hù)盒，防護(hù)盒采取按扣形式。這種設(shè)計(jì)一方面提高母線的絕緣防護(hù)，另一方面主要考慮在母線維護(hù)作業(yè)時(shí)可以輕松地打開絕緣防護(hù)盒進(jìn)行接頭檢查，為維護(hù)人員提供很大的方便。

按照母線室內(nèi)母線的排列結(jié)構(gòu)和要求，將母線室分段加裝SMC材質(zhì)的絕緣防護(hù)隔板，母線經(jīng)DMC材質(zhì)的穿墻套管穿過絕緣防護(hù)隔板，實(shí)現(xiàn)了母線室分段密閉隔離防護(hù)；母線室和出線電纜間隔的隔離防護(hù)也同樣如此。這種防護(hù)設(shè)計(jì)大大降低因高溫高濕引發(fā)的絕緣低爬電，增強(qiáng)了母線絕緣、密封的防護(hù)能力，母線絕緣故障容易導(dǎo)致“火燒聯(lián)營”的情況有了徹底改觀，另外又切斷了老鼠等小動(dòng)物進(jìn)入母線室的通道。拆除GC?10型6kV開關(guān)間隔內(nèi)原有的挑簾板機(jī)構(gòu)以及在《反事故技術(shù)措施》中被禁用的環(huán)氧樹脂絕緣隔板。根據(jù)間隔的防護(hù)特點(diǎn)將設(shè)計(jì)、加工成型的SMC材質(zhì)絕緣隔板進(jìn)行安裝，在開關(guān)柜間隔母線靜觸頭上加裝DMC材質(zhì)穿墻套管，將原挑簾板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為DMC材質(zhì)的觸頭盒結(jié)構(gòu)。

這樣改造使開關(guān)間隔的閉鎖、開啟防護(hù)功能得到改善，又增強(qiáng)了開關(guān)間隔的各項(xiàng)絕緣防護(hù)性能。拆除原俄羅斯380V低壓開關(guān)間隔內(nèi)酚醛樹脂的母線定位結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)安裝成具有隔離、絕緣結(jié)構(gòu)的DMC材質(zhì)觸頭盒結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用在кпэсн型俄羅斯低壓配電柜上增強(qiáng)了開關(guān)間隔內(nèi)的各項(xiàng)絕緣防護(hù)性能（包括母線室與開關(guān)間隔的隔離絕緣防護(hù)），避免了因開關(guān)間隔故障擴(kuò)大成母線室火燒聯(lián)營的事故發(fā)生。

設(shè)計(jì)并制作出線層接頭與在裝電纜的全工況防護(hù)：將出線層裸引線包覆MPG材質(zhì)的相色熱縮絕緣管，接頭加裝MPG材質(zhì)、按扣形式的防護(hù)盒防護(hù)。

4　現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)實(shí)施的方法研究

該材料雖然具有較好的絕緣性能，但如在安裝方法上不加注意，將達(dá)不到滿意的效果，從而也就失去了進(jìn)行絕緣防護(hù)的意義。根據(jù)實(shí)際安裝過程中總結(jié)，須在如下幾個(gè)方面加以重視：嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，因該產(chǎn)品在出廠時(shí)有多個(gè)規(guī)格，主要從其厚度來加以區(qū)分；不同的厚度，其絕緣性能差別較大，其價(jià)格也相差較大；對(duì)某一規(guī)格的母排或?qū)w必須選用規(guī)格大一號(hào)的材料來進(jìn)行施工（如對(duì)于120的母排，須選用150的MPG熱縮母排來進(jìn)行加工）以保證加熱時(shí)材料有足夠的收縮量；在烤排過程中應(yīng)先對(duì)金屬母排進(jìn)行預(yù)加熱，套上絕緣母排后應(yīng)加熱均勻并排除絕緣材料與金屬母排之間的空氣間隙。否則將會(huì)在空氣間隙處造成局部電場(chǎng)集中的缺陷。對(duì)于某些設(shè)備當(dāng)相對(duì)地距離較大而相間距離不滿足要求時(shí)可只對(duì)B相進(jìn)行絕緣防護(hù)，這樣也就相當(dāng)于在不增加機(jī)械尺寸的情況下增大了相同的距離。

通過對(duì)該材料的化學(xué)性能分析和電氣性能測(cè)試，可以看出采用此材料對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行絕緣防護(hù)理論上是可行的。施工也非常方便（對(duì)各種外形尺寸的設(shè)備均可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制作），對(duì)提高電氣設(shè)備的綜合絕緣水平有很好的作用，通過該項(xiàng)改造，可為將來變電站實(shí)現(xiàn)無人值班打下很好的基礎(chǔ)。同時(shí)在配網(wǎng)的絕緣化處理及防污、增爬等方面也有很好的應(yīng)用前景。

5　結(jié)束語

高低壓配電設(shè)備選擇的科學(xué)性、合理性對(duì)電網(wǎng)供電的可靠、安全至關(guān)重要。在具體的選用過程中，把現(xiàn)在高低壓配電柜產(chǎn)品特性的準(zhǔn)確把握和實(shí)際工程的需求有效地結(jié)合起來，才是解決高低壓配電柜選型問題的關(guān)鍵。

GC?10型6kV室內(nèi)變配電柜和кпэсн型俄羅斯低壓380V配電柜絕緣改造后經(jīng)過電氣試驗(yàn)檢查符合《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)條款要求，滿足了國電公司《高壓開關(guān)反事故技術(shù)措施》規(guī)定，大大增強(qiáng)配電柜電氣絕緣防護(hù)性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳玉英, 施獻(xiàn)紅. 配電房高低壓配電柜的選擇[J]. 科技傳播, 2013(2).

[2] 楊靖華. 低壓配電柜的特性比較[J]. 科技致富向?qū)? 2013(11).

[3] 趙冀. 高低壓配電柜的特點(diǎn)及如何選型[J]. 電源技術(shù)應(yīng)用, 2013(2).

[4] 陳德桂. 低壓電器最新技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)[J]. 低壓電器, 2005(1): 3-7, 54.

收稿日期：（2015-06-20）