尹愛紅

摘 要：10 kV小型化固體絕緣開關(guān)柜在當(dāng)今的電力設(shè)備中占有舉足輕重的地位，為了提高小型化固體絕緣開關(guān)柜的可靠性和可用性，如何降低局部放電的影響是亟待解決的問題。該文從局部放電產(chǎn)生的原因入手，對如何檢測局部放電進(jìn)行探究，從而提出對局部放電的解決策略，對推廣和使用10 kV小型化固體絕緣開關(guān)柜具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：固體絕緣開關(guān)柜 電力設(shè)備 局部放電

中圖分類號(hào)：TM591 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）06（c）-0101-02

伴隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，對我國供電能力的需求也與日俱增。在電力設(shè)備中，開關(guān)柜是必不可少的一部分。由于當(dāng)前城市化的建設(shè)，建筑物平均高度的增加，樓間距的縮短，對開關(guān)柜的體積提出了一定的挑戰(zhàn)，因此小型開關(guān)柜成為了當(dāng)前城市供電的首選。與此同時(shí)，由于空氣開關(guān)柜對大氣具有一定的潛在危險(xiǎn)或絕緣性較低等缺點(diǎn)，小型固體絕緣開關(guān)柜逐漸受到了廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。

1 開關(guān)柜局部放電的基本原理

對于任何一個(gè)物體而言，都具有一定的擊穿強(qiáng)度，當(dāng)電場足夠強(qiáng)大，物體就會(huì)擊穿，因此固體絕緣開關(guān)柜中的部件，也具有一定的可能性被擊穿。局部放電便是一種不導(dǎo)電的部件被電力擊穿，從而引起部分電流，可能發(fā)生在導(dǎo)體內(nèi)部及其表面。局部放電主要存在于兩種情形中，第一種是易導(dǎo)電的部件周圍，第二種是在電場強(qiáng)度具有波動(dòng)的臨界處。從發(fā)生局部放電的位置來看，固體絕緣開關(guān)柜的表面和內(nèi)部都有產(chǎn)生局部放電的可能性，根據(jù)其表面或內(nèi)部，分為表面局部放電和內(nèi)部局部放電。

雖然固體絕緣開關(guān)柜中基本采用同一種原材料，在理想條件下可以降低被擊穿的可能性，但是由于原材料中難免存在預(yù)期之外的雜質(zhì)從而造成一定的缺陷，這些雜質(zhì)通過放電極易引起局部放電現(xiàn)象。制造缺陷的常見原因是氣泡包含在原材料中，氣泡可以在制造過程中由于生產(chǎn)環(huán)境中密封性較差、使用過程中對器件的破損、外界溫度引起的熱脹冷縮等，都有機(jī)會(huì)混入到原材料中，從而構(gòu)成潛在的局部放電隱患。

2 開關(guān)柜局部放電的檢測技術(shù)

固體絕緣開關(guān)柜的局部放電具有復(fù)雜的原理，因此其過程也產(chǎn)生了較多的相關(guān)信號(hào)，根據(jù)這些信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測。但是為了減少檢測的誤差和錯(cuò)誤判斷的次數(shù)，通?？刹捎枚喾N檢測技術(shù)同時(shí)實(shí)施的方法，這些方法可以被分為兩個(gè)主要的類別，主要包括人工判斷和儀器測量。

人工判斷的檢測方法主要用于檢測過程中的開始階段，通過人工的判斷，篩選出發(fā)生局部放電可能性較大的區(qū)域，從而提高單純用儀器測量所耗費(fèi)的時(shí)間，只有當(dāng)人工診斷后判定其具有一定的局部放電的潛在可能性，再采用儀器測量的方法從而提高工作效率和減少誤判的可能性。在人工判斷的過程中，首先通過直接觀看來檢測局部放電的區(qū)域，看的重點(diǎn)包括開關(guān)柜所處的物理環(huán)境，因?yàn)榱己玫倪\(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境是保障檢測能否達(dá)成檢測目的的重要條件，若開關(guān)柜所處環(huán)境較為惡劣，會(huì)嚴(yán)重影響檢測人員的心理狀況，甚至有可能對其造成生命危害。其次，觀察開關(guān)柜自身的運(yùn)行狀況，包括開關(guān)柜的編號(hào)、特征、外部是否完好、各個(gè)指示燈運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常等，以上這些信息對監(jiān)測工作起到重要的參考價(jià)值。最后，通過窗口記錄固體開關(guān)柜中的運(yùn)行狀況，局部放電在發(fā)生較為嚴(yán)重的時(shí)候，會(huì)造成弧光的現(xiàn)象，因此具有一定的參考價(jià)值。

儀器測量中可采用的是紅外技術(shù)，通過紅外技術(shù)可以檢測到物體由于放電所產(chǎn)生的溫度升高的現(xiàn)象，若在紅外儀器中檢測到較高的溫度或者輻射，則可以將溫度或者輻射轉(zhuǎn)化為一定的數(shù)值，通過數(shù)值進(jìn)行判斷是否具有局部放電的特性。但是固體開關(guān)柜在運(yùn)行的過程中，為了保障其正常運(yùn)行，設(shè)置聯(lián)鎖功能，導(dǎo)致無法使用紅外技術(shù)。因此在實(shí)際的操作過程中，超聲波法被廣泛應(yīng)用于運(yùn)行中的固體絕緣開關(guān)柜的局部放電檢測。超聲波不是一種電信號(hào)，因此在輻射較為強(qiáng)烈的時(shí)候仍然可以正常工作，因此在檢測環(huán)境較為復(fù)雜的情況下，超聲波是一種較為適用的檢測方法。使用超聲波檢測時(shí)，應(yīng)該注意，由于超聲波具有一定的反射特性，因此只有當(dāng)遇到開關(guān)柜的縫隙時(shí)能夠?qū)⑵溲苌?，因此在使用超聲波技術(shù)進(jìn)行檢測時(shí)，通常從縫隙處開始實(shí)施。

3 開關(guān)柜中避免局部放電的設(shè)計(jì)

針對避免固體絕緣開關(guān)柜局部放電的問題，主要從兩個(gè)方面入手。首先是提高潮氣的隔離能力，從而完善開關(guān)柜的運(yùn)行環(huán)境，其次，針對絕緣技術(shù)進(jìn)行鉆研，提高絕緣能力。

在提高潮氣的隔離能力方面，主要包括兩個(gè)方面，分別是提高開關(guān)柜的密封程度和在開關(guān)柜中設(shè)計(jì)除濕裝置。在密封措施中，可以將通風(fēng)口封閉，將排風(fēng)扇配置自動(dòng)門，在排風(fēng)扇不運(yùn)行時(shí)進(jìn)行關(guān)閉，當(dāng)排風(fēng)扇需要運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)門打開，從而減少外部潮濕空氣進(jìn)入的可能性。與此同時(shí)，對開關(guān)柜定期巡檢，尤其是在陰雨天應(yīng)該提高巡檢頻次，將夾層內(nèi)的水汽進(jìn)行清理，并同時(shí)檢查柜體內(nèi)是否存在可能進(jìn)入潮氣和外來物的孔洞，使用阻燃材料封閉孔洞，提高開關(guān)柜的封閉性。在開關(guān)柜的下部安裝風(fēng)扇，能夠有效地加快空氣流動(dòng)，從而保障空氣的濕度得以下降。

在隔離改造的基礎(chǔ)之上，完善且增加除濕裝置也具有十分重要的意義，具體操作如下：通過安裝防凝露裝備，通過利用早晚溫差大、雨中雨后溫差大等相關(guān)溫度變化原因，將潮濕空氣中的水分凝結(jié)在凝水面上，然后利用預(yù)先設(shè)置的排水孔使凝結(jié)的水流出開關(guān)柜之外。在具有局部放電可能性較高的部件或局部放電會(huì)對其造成較高危害的部件中，例如斷器室、電纜室和母線室等部件，安裝前置通風(fēng)加熱器，并且每個(gè)加熱器中加風(fēng)機(jī)。使得在使用加熱器的同時(shí)，能夠調(diào)用空氣流通，促進(jìn)潮氣排除柜體之外，從而將重要部件的周圍改造成在干燥的環(huán)節(jié)中運(yùn)行，并且通過風(fēng)機(jī)，將加熱器所制造的熱量充分分布至各個(gè)角落中，從而實(shí)現(xiàn)除濕的目的。在南方等常處于潮濕天氣的城市中，可采用工業(yè)中所使用的抽濕機(jī)，并依據(jù)開關(guān)室的容積進(jìn)行定制，為了達(dá)到良好的除濕效果，通常應(yīng)配備至少兩臺(tái)除濕機(jī)。

4 其他相關(guān)技術(shù)

絕緣技術(shù)在固體絕緣開關(guān)柜的發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用，固體絕緣技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將與電相關(guān)的器件用環(huán)氧樹脂來澆注，樹脂的澆注是為了縮短空氣絕緣距離，例如相比于沒有進(jìn)行澆注的部件，從125 mm減小到7 mm左右，從而達(dá)到減少到固體絕緣開關(guān)柜所需的最小的體積的目的。環(huán)氧樹脂中通常采用二氧化硅作為主要成分，二氧化硅能夠?qū)崿F(xiàn)資源的再利用，并且在實(shí)踐中能被檢驗(yàn)出，具有良好的穩(wěn)定性。

操動(dòng)技術(shù)是固體絕緣開關(guān)柜中舉足輕重的一部分，在其中增加對稱永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較低電流下的正常工作，且實(shí)現(xiàn)構(gòu)造簡約，在實(shí)踐中檢驗(yàn)，其具有較高的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，采用這種技術(shù)的固體絕緣開關(guān)柜，僅僅需要原設(shè)計(jì)的40%的零部件，從而具有生命周期長、降低出錯(cuò)率的特征。相比于充氣開關(guān)柜，僅僅是其體積的78%，而質(zhì)量更是達(dá)到了其50%。

5 結(jié)語

10 kV的固體絕緣開關(guān)柜的應(yīng)用與完善，是一條任重而道遠(yuǎn)之路。但是由于其具有降低電纜用量和損耗的優(yōu)點(diǎn)，且相比于其他類型的開關(guān)柜具有低質(zhì)量小體積的優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地適用于各種應(yīng)用場景?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)而言，針對固體絕緣開關(guān)柜的核心技術(shù)的研究是十分重要的，然而正是由于其具有十分核心的地位，對其關(guān)鍵技術(shù)的研究也是任重而道遠(yuǎn)的。

參考文獻(xiàn)

[1] 李丹，葛樂矣，王中宇.小型中壓固體絕緣開關(guān)柜關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展[J].電工電氣，2013（12）：1-4.

[2] 顏群.一種固體絕緣開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2009（5）：77-78.

[3] 李路遙，李祖布.固體絕緣開關(guān)柜技術(shù)綜述[J].科學(xué)與財(cái)富，2016（7）.

[4] 張永軍.固體絕緣開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析[J].中國機(jī)械，2015（5）：24-25.endprint