Page 96 - 电力与能源2023年第四期

402 尹春燕：35 kV 高压开关柜结构优化分析

板、复合绝缘或固体绝缘封装等技术来降低对绝
1 35 kV 高压开关柜常见故障
缘距离的要求。然而，由于绝缘材料存在老化、受
高压开关柜主要由柜体和断路器手车两部分 潮等问题，对比空气绝缘来说，主要依靠各类绝缘
组成，其中柜体又分为断路器室（也称手车室）、母 材料的绝缘方式风险较大，因此空气绝缘仍是各
线室、电缆室和仪表室等 4 个单独隔室 。隔室间 类绝缘方式中最有效、最安全的一种方式。
［3］
防护等级为 IP2X，外壳防护等级为 IP4X，断路器 针对常规接地开关操作轴对 C 相带电体电气

门打开时防护等级为 IP2X。文献［4］指出开关柜 距 离 不 足 的 问 题 ，提 出 了 一 种 可 行 的 改 良 方 案
在运行过程中常见故障有：发热故障；内部绝缘性 ——电缆室采用新式地刀操作杆下移结构，保证
能 差 ；元 部 件 整 体 质 量 不 精 ；五 防 功 能 缺 乏 完 C 相带电体的电气距离≥300 mm。C 相带电体增
善性。 加空气净距剖面仿真示意如图 1 所示，立体仿真
示意如图 2 所示。
2 35 kV 高压开关柜结构优化措施
这样既能保证机械联锁的可靠性，又能最大

2.1 保证空气净距 限度地增加电缆室导体对地的空气净距，保证母
近年来，高压开关柜内局部放电现象频发，造 线室及电缆室的所有导体相间以及各相对地空气
成开关柜频繁放电、绝缘裕度不足、温升过高等问 净距≥300 mm，避免因空气净距不足而采用复合
题，其中 60% 是由于开关柜内部绝缘距离不够、 绝缘措施，从而受绝缘老化的影响而引起事故。
绝缘性能下降造成的。开关柜在绝缘方面的故障 空气净距的增加极大地提高了开关柜的运行安全
主要有外绝缘对地闪络击穿，内绝缘对地击穿，相 可靠性，并使设备同时具备了 KYN 系列开关柜小
间绝缘闪络击穿，套管闪络、污闪、击穿、爆炸，雷 型化的特点以及老式 JYN1-40.5 和 GBC-40.5 开

电过电压闪络击穿等。 关 柜 采 用 空 气 绝 缘 的 优 点 。 根 据 GB 311.1—
［5］
高压开关柜故障分析主要原因如下 。 2012《绝缘配合第 1 部分：定义、原则和规则》，对
（1）开关柜运行环境的影响，如温度高、湿度 于安装在海拔高于 1 000 m 的设备，在进行设备外
大、污秽等因素造成绝缘故障； 绝缘耐受电压试验时，实际施加到设备外绝缘的
（2）绝缘件凝露、老化也会导致绝缘水平降 耐受电压应根据对应数据表格的额定绝缘水平进

低，造成绝缘板与带电体空气净距离不足； 行海拔修正：
（3）柜内元器件布局不合理，使设备空间变 K a = e q( H - 1 000 )/8 150 （1）
小、结构紧凑，导致安全距离变小。 式中 H——设备安装地点的海拔高度， m； q——
由此可见，开关柜内局部放电的主要原因是 按 GB 311.1—2012 规定取值。
安全净距不足以及绝缘件凝露、老化。
安全净距是 35 kV 高压开关柜设计中需重点

关注的问题之一。若在设备投入运行之前，未对
柜内导体的对地距离及相间距离进行准确计算，
造成偏差，导致对地距离与相间距离过小，开关柜
很容易在操作过电压和谐振过电压时发生绝缘 图 1 C 相带电体增加空气净距剖面仿真示意
［6］
事故 。 高海拔地区的高压开关柜空气净距要乘以海
根据《国家电网公司十八项电网重大反事故 拔修正因数 K a，即需≥300 K a。高海拔地区开关
措施》的规定，空气绝缘净距离需≥300 mm，而常 柜的安全净距要求在乘以海拔修正系数后增加，
规接地开关操作轴对 C 相带电体电气距离达不到 地刀操作杆下移的优势突显。
300 mm（对应 40.5 kV 设备），因此通常采用绝缘 为满足《国家电网公司十八项电网重大反事