摘要：隨著用電負荷安全性、可靠性要求日益提高，供電網絡的安全基礎是布置于各站所的10kV中置式開關柜。中置柜是按照國標定義的金屬封閉開關設備和控制設備，是除外部連接外，全部裝配完成并封閉在接地金屬外殼內的開關設備和控制設備。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設備柜。
　　關鍵詞：中置柜；絕緣距離；選材；設計
　　1引言
　　針對電力系統用戶對設備需求的多樣性，制造廠家需針對客戶需求量身定做，應熟悉相關的國家標準、部頒標準和標準柜型的設計要求。經過多年電力系統設備調試、質檢和設計工作，對中置柜的絕緣距離設計提出一些改進措施。
　　2電力絕緣距離設計
　　2.1絕緣距離要求
　　10kV中置式開關柜廣泛應用于供電網絡的各開關站和開閉所中，用于對線電壓為10kV的三相交流電傳送控制和分配，因此柜內導流體相間及相對地必須保證一定的距離，否則會引起短路，對整個電力系統造成危害。
　　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)的安全技術要求。針對絕緣件應采用的措施是選用知名廠家的產品，并在工廠試驗時模擬母排安裝后狀態對整個開關柜體進行工頻耐壓測試，保證無閃絡、擊穿及顯著放電現象。而當單純以空氣作為絕緣介質時考慮絕緣距離時，安全距離要求≥125mm。
　　2.2避雷器安裝位置設計
　　在10kV綜自高壓柜設計中，部分柜體如饋線柜、電壓互感器柜等需安裝避雷器，此時設計適合的避雷器安裝位置對柜體的安全運行至關重要。
　　某重要用戶配電工程發生一起高壓柜體爆炸停電事故，該10kV饋線柜在送電第3天發生爆炸，故障柜體圖片如圖1，應電業局要求參與事故原因分析。經現場勘察，故障柜體前后柜門變形，上下泄壓閥打開，柜內電纜頭炸開，B相避雷器高壓側燒灼明顯。
　　                                                         
　　                                                                                圖1故障柜體下部圖
　　經分析：該柜體在設計時僅考慮柜內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，導致設計避雷器安裝孔位較低，因此其在廠內無進(出)線電纜情況下可試驗通過，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，電纜頭爆炸柜內燃燒最終導致該高壓開關柜報廢的事故。針對此事故，要求該設備制造商對同類隱患柜體(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生。
　　                                                        
　　                                                                 圖2同一工程隱患柜體下部圖
　　此次事故提醒設計人員，不能僅考慮廠內元器件安裝間距，還需考慮現場施工后柜體絕緣間距及用戶的安全用電。根據《電纜安裝規程》要求第6.2.4條，35kV及以下電纜在剝切線芯絕緣、屏蔽、金屬護套時，線芯沿絕緣表面至接地點(屏蔽或金屬護套端部)的最小安全距離應符合表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，避雷器分別對應安裝于高壓導流體A、B、C相，故避雷器對應為高壓側，電纜頭處為接地端。當避雷器安裝孔較低，與電纜頭絕緣安全距離不足(國標規定10kV高壓設備相間及對地的最小空氣間距125mm)，最終導致上述事故發生。
　　表1電纜終端和接頭中最小安全距離

                                                   
　　改進方法：在設計時應考慮避雷器與現場電纜的安全間距，建議設計安裝孔位高于柜體底部0.6m及以上。或將避雷器從中置柜中移除，將其設計在線路側，安裝于高壓電纜進出線第1號桿塔處。
　　2.3電流互感器導線體安裝位置設計
　　在高壓開關柜生產制造過程中，應注意高壓電流互感器(TA)對地安全距離，當大變比TA為減少發熱通常采用穿心式時，其內側配有一等電位銅導線體，在安裝時需將該導線固定在監測的對應相別，因此該導線是10kV高壓導體。互感器制造廠所配銅導線體通常較長，如未注意該導線的浮垂及擺動可能造成相間及對地安全距離不足，設備無法通過耐壓測試。
　　改進方法：TA銅導線固定孔設計在穿芯TA所在相別的銅鋁排出口處，若TA垂直安裝，固定孔設計于上出口處，將多余導線用扎帶束于該TA內部。
　　2.4二次元件的安全間距
　　在高壓開關柜生產制造過程中，除應考慮二次部分的溫濕度感應器及加熱器自身安裝位置與高壓部分安全間距外，還應注意該回路二次導線的安全距離，在高壓柜體內部如使用定位片方式固定二次電纜，一段時間后定位片將失去粘性脫落，二次電纜下垂或擺動會造成對高壓部分安全距離不足，可能發生高壓對二次放電，同時危及一次系統和二次系統的安全運行。
　　改進方法：在設計時應考慮在中置柜內設置專用走線槽布線，或者在柜內設計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
　　對額定電流2000A及以上中置柜，由于斷路器與柜體間動靜觸頭存在咬合是否緊密以及斷路器操作時接觸分斷問題，當二者間機械咬合強度不足或斷路器進出運行位置時，將存在燃弧現象，現在普遍使用的活門擋板是普通金屬擋板。其缺點是金屬材料，可阻斷燃弧但具有導電性，在開關柜設備檢修時由于靜觸頭直接與高壓母線相連，金屬活門擋板可能感應高壓對檢修人員造成人身危險。
　　改進方法：為更好地阻隔燃弧、保護開關柜體和動靜觸頭、保護檢修人員安全，可采用同樣規格尺寸的SMC擋板替換普通金屬擋板。SMC板是隨著現代新材料技術的發展出現的，SMC板英文名稱是SheetMouldingCompounds，即不飽和聚酯樹脂玻璃纖維增強塑料，該產品由化學增稠的不飽和聚酯樹脂、填料、纖維增強材料組成，在加熱、加壓模塑條件下固化成型，具有很高的機械和電氣性能，具有良好的阻燃性、耐電弧，主要參數可參照表2。基于其良好特性，可被廣泛應用于機械、電器設備中作絕緣結構零部件。
　　表2SMC板主要技術參數

                                           
　　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體熱縮，熱縮套管具有高低壓兩類，其耐壓值完全不同，對10kV開關柜應正確選用高壓熱縮套管，實踐中熱縮后要確保空氣凈距離≥110mm，缺點是熱縮套管存在老化問題。
　　(2)在相間或在柜殼內側加裝絕緣隔板，如SMC板或3240環氧酚醛玻璃布板等絕緣材料，從而縮小對空氣絕緣距離的要求，但要求空氣凈距離≥60mm，缺點是絕緣隔板受使用環境影響較大，存在老化問題。
　　(3)高壓導流體與柜殼部分構架安全距離不足時，在導流體穿越構架處安裝穿墻套管，缺點是此方式只有在導流體適合加裝可固定套管時采用。
　　(4)國外ABB公司有一種均勻磁場的設計理論，可以通過改善帶電導體的結構縮小對絕緣距離的要求，缺點是國內用戶一般不接受該理論，因為這不符合DL/T404-1997標準的要求。
　　(5)國外三菱公司采用熱涂敷工藝，在高壓帶電導體表面均勻附上絕緣材料，缺點是要有專門流化床設備，且一般開關成套設備廠無法實現。
　　4結語
　　隨著城市密度加大和站所增多，站所規劃空間越發局限，必然要求電力設備朝安全可靠型、緊湊化、封閉式、綜合自動化方向發展。因此要求設計制造者積思廣益，應用新技術并注重細節改進，做到一二次回路配合兼顧，主、輔助元件合理布局，保證中置式開關柜設備的安全可靠。