摘要：空氣絕緣開關(guān)柜作為40.5kV 這一電壓等級(jí)的主流產(chǎn)品，一直是用電企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的產(chǎn)品，由于電壓高、尺寸緊湊，多采用復(fù)合絕緣，因此產(chǎn)品的維護(hù)、保養(yǎng)以及健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。本文主要對(duì)40.5kV空氣絕緣的開關(guān)設(shè)備的絕緣性能、長(zhǎng)期運(yùn)行的溫升、機(jī)械操作特性和工程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、建議，幫助行業(yè)提高40.5kV空氣絕緣開關(guān)柜的產(chǎn)品可靠性。
法騰電力設(shè)計(jì)并生產(chǎn)KYN550空氣絕緣開關(guān)柜
0 引言：
在我國(guó)城市電網(wǎng)電壓等級(jí)中，上海、北京、天津、重慶、華東地區(qū)都設(shè)有40.5kV級(jí)；雖然，其它地區(qū)沒有 40.5kV系統(tǒng)，但上海、北京、天津、華東地區(qū)用電量很大，有相當(dāng)大市場(chǎng)；同時(shí)水泥、汽車、鋼鐵、紡織、造紙、石化、牽引供電設(shè)備等大型用戶40.5kV開關(guān)設(shè)備需求也很大；據(jù)高壓開關(guān)分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2021年全國(guó)生產(chǎn) 40.5kV電壓等級(jí)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備 109933余面；其中空氣絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備79287面，占72%，而其中抽出式開關(guān)柜KYN系列62836面，占總數(shù)的57%。
1.絕緣性能
1.1絕緣方式
40.5kV電壓等級(jí)的開關(guān)設(shè)備主要有空氣絕緣（AIS）和氣體絕緣（GIS）兩種，AIS主要采用空氣+固體組合的復(fù)合絕緣形式，通過采用環(huán)氧澆注、絕緣隔板、絕緣套等措施，有效的減少外型尺寸；而氣體絕緣開關(guān)設(shè)備 GIS，作為高壓氣體絕緣開關(guān)設(shè)備向中壓領(lǐng)域的延伸，以其體積小巧、不受環(huán)境影響、性能可靠、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)正逐步擴(kuò)大市場(chǎng)，在地鐵、隧道等對(duì)建筑成本要求較高的場(chǎng)所需求量很大。
對(duì)于40.5kV電壓等級(jí)開關(guān)設(shè)備來(lái)說(shuō)，絕緣是最為重要的性能，即必須能夠承受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的雷電沖擊及工頻耐受電壓。GB311.1規(guī)定 40.5kV電壓等級(jí)的開關(guān)設(shè)備應(yīng)滿足工頻耐壓 1 分鐘 95kV、斷口 118kV，雷電沖擊電壓 185kV（峰值）、斷口 215kV（峰值）。DL/T593《高壓開關(guān)設(shè)備的共用訂貨技術(shù)條件》中，對(duì) 40.5kV電壓等級(jí)的開關(guān)設(shè)備各相導(dǎo)體的相間及對(duì)地規(guī)定的凈距是 300mm，按照IEC62271-1標(biāo)準(zhǔn)，36kV開關(guān)設(shè)備的雷電沖擊耐受電壓值是170kV，IEC60071標(biāo)準(zhǔn)定義的170kV沖擊耐受電壓對(duì)應(yīng)的空氣最小電氣間隙是320mm，因此對(duì)于雷電沖擊耐受電壓185kV來(lái)說(shuō)，空氣凈距300mm是不能滿足要求的。
從上世紀(jì)90年代開始，40.5kV開關(guān)設(shè)備出現(xiàn)小型化、抽出式產(chǎn)品，早期是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的斷路器配開關(guān)柜，如伊頓西屋的405W-VACW，梅蘭日蘭的CEI斷路器。這些斷路器尺寸小，可靠性高，但電壓等級(jí)按國(guó)外IEC標(biāo)準(zhǔn)36kV(工頻耐壓70kV，雷電沖擊耐壓170kV)， 不能滿足GB標(biāo)準(zhǔn)40.5kV(工頻耐壓95kV，雷電沖擊185kV)的要求，外資品牌40.5kV電壓等級(jí)的開關(guān)柜寬度是 1200mm，相間距及距地距離一般是275/300mm，而觸臂、母排寬度（圓母排直徑）、柜體側(cè)板折彎一般大于 50mm，也就是說(shuō)，相間及距地凈距只有 250mm。由于雷電沖擊耐壓受到電場(chǎng)均勻程度、電極布置、濕度、環(huán)境等很多因素影響，難以準(zhǔn)確定量分析，所以絕緣設(shè)計(jì)應(yīng)要充分考慮各種因素，采用何種絕緣材料、絕緣方式以及母排形狀、布置等是十分重要的。影響絕緣的因素主要有環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、污穢環(huán)境、腐蝕性氣體等。
開關(guān)柜絕緣的構(gòu)成主要有以下幾種：
1） 主絕緣：為一種使用單一的絕緣材料形成放電路徑的絕緣方式。根據(jù)主絕緣材料的耐受電壓性能來(lái)決定相間、相對(duì)地之間的距離，主絕緣一般采用被覆絕緣、屏障絕緣等方式。
2） 復(fù)合絕緣：為一種組合式絕緣方式，主絕緣材料采用空氣或 SF6等其它絕緣氣體，再組合環(huán)氧樹脂、硅橡膠等固體絕緣材料作為輔助絕緣的結(jié)構(gòu)形式。
3） 沿面絕緣：為一種用以固定相間或相對(duì)地的環(huán)氧樹脂固體絕緣材料的表面放電路徑的絕緣結(jié)構(gòu)形式，它的放電路徑的長(zhǎng)度平時(shí)稱為“爬距”。
4） 界面絕緣：為一種大多數(shù)固體絕緣件構(gòu)成的接觸面成為放電路徑的絕緣結(jié)構(gòu)形式。
