环保气体绝缘开关柜，环网柜气体绝缘和空气绝缘

环保气体绝缘是环体的发展趋势之一。中骏智能电气科技有限公司研究员张立强先生在2021年第12期《电气技术》上写了一篇文章，其中两款采用干燥空气作为绝缘介质并设计的环保柜我们介绍了两种布局方法。相关性能的优化，提高了环体的绝缘性能，可以满足各种测试要求，并保证一定的余量。 12kV开关柜在我国配电网系统中占有重要地位，而环保充气柜以其绿色环保的性能优势和逐步成熟的技术指标，在环网柜领域的发展已成为一种趋势。这是一款环保充气柜，采用干燥空气作为隔热体，同时保留了常规环形产品的框架结构。环保环体的开关结构与常规环体相同，但真空开关和三重隔离开关两种开关的安装位置不同，且有两种柜型。两种柜型的差异导致设计和安装时布局和操作顺序不同，必须符合电气安全工作规定和相关产品标准，特别是在设计开关和电缆室门的安全联锁时。本文简要比较了两类外壳联锁运行过程的差异，设计了一种以干燥空气为绝缘介质的环保型二环网外壳，并通过反复测试和调整，电气性能得到了改善。

1 分析目前，环保型环网柜开关本体的布置方式有两种：母线侧三工位开关布置方案（称为顶部绝缘方案）和顶部绝缘方案，如图1所示。另一种布局是轨道侧三位置道岔的布局，称为分离平面，如图2所示。

图1 母线侧三位置开关系统

图2 线路侧三位开关系统

5、防误电功能是保证电力生产安全的重要措施之一，所有可能引起误操作的电气开关均设有防误操作装置和防误操作电锁电路，其设计原则是根据供电安全防联锁的相关规定，断路器的三工位开关机构与分合机构之间要求具有联锁功能，无论顶部绝缘方式还是中绝缘方式，基本相同。三联开关的分合闸机构与断路器基本相同，断路器分合闸机构之间的联锁机构差别不大。 5 防联锁要求的一个重要方面是确保没有人意外进入带电室，即工作人员只有在电缆室断电并接地的情况下才能打开电缆室门。电缆束的安装或维护。本文描述的两种布局方案具有不同的联锁操作顺序。对于顶部隔离方式，断路器先分闸，将三工位开关操作至接地状态，然后断路器合闸。同时，底部输出电路也接地，电缆室不带电。此时，可以打开电缆室门。对于底部绝缘方法，断路器分闸。此时，三位开关即可操作。将三位开关操作至接地状态后，下输出电路接地，电缆室隔离。此时，可以打开电缆室门。对于额定电压12kV，以空气作为绝缘介质的金属封闭开关和控制设备的气隙要求至少为125mm。对于采用空气和绝缘材料作为绝缘介质的设备，要考虑绝缘介质的老化和厚度，考虑材料，必要时进行凝露试验，如果没有问题，适当调整所需的气隙距离即可。变得更小。

2 根据以上两张开关本体布置图进行结构设计。 2.1 结构布置图3所示为母线侧三联开关主体。在母线侧三联开关布置图中，三联开关置于主开关和断路器上方。主开关下方。图4示出了线路侧三工位开关的主体，线路侧三工位开关的布置方法与现有浮体的主电路结构相同。主开关下方放置三位置开关，开关上方主电路下方放置断路器。三位置开关的安装方向相同，但最大的区别是断路器的朝向不同。图3为断路器活动端朝下，图为断路器活动端朝下。在图4 中，它面朝上。

图3 母线侧三位开关本体

图4 线路侧3位开关本体

由于面板内部的绝缘介质是干燥空气，因此需要考虑其与六氟化硫（SF6）气体绝缘性能的差异。同等条件下，采用干燥空气作为绝缘介质时，绝缘性能约为SF6的1/3。因此，在切断开关动触头断开位置增加绝缘罩，覆盖切断开关本身操作范围内的空间，有效提高绝缘性能。断开和闭合断路器的六向旋转轴在相间有附加的绝缘裙，以增加爬电距离。开关内部导体均覆盖有绝缘件，使整个模块更加紧凑，有效提高了绝缘水平，减小了柜体体积。 2.2 结构分析为了优化结构以减小气隙，提高绝缘性能，主要有三个步骤：（1）改进导体的形状，（2）增加绝缘隔板的数量，（3）增加表面爬电距离，有两种方法。在相同气隙下，适当增大圆角半径并采用对称电极结构，可以降低电场不均匀系数，提高耐压。因此，母线应使用如图5所示的矩形圆角铜棒，并去除周围边缘圆角表面的毛刺。

图5 母线铜棒

在高度不均匀的电场中，位置良好的绝缘板或屏蔽在某些条件下可以显着提高间隙击穿电压。另外，为了增加导体之间以及导体与地之间的爬电距离，选用了扩展连接器以及带棚和隔板的输入输出线套管，如图6和图7所示。隔离器采用隔离膜屏蔽导体连接处的不均匀电场，有效优化开关电场，缩短绝缘距离。伞裙可有效增加绝缘子表面爬电距离，提高耐压水平。

图6 带棚隔板侧扩内锥套管

图7 带棚隔板的进出水箱

3 验证综上所述，我们以干燥空气为保温介质组装了两台环保柜样机。原型机的整体尺寸为420mm x 850mm x 1,600mm（宽x深x高）。一种是三位开关布置。这种方案如图8所示，一种是图9所示的线路侧三位置开关布局方案。两台样机均进行了工频耐压试验、雷电冲击试验、零表压局部放电试验。空气箱内测得的最小气隙为出口母线与地面之间的垂直距离为82.5mm，介质击穿为100mm5mm。 3.1 工频耐压试验工频耐压试验结果如表1所示。极限值是验证测试满足要求的余量。

图8 母线侧3 位开关空气箱组件

图9 线路侧三位开关气箱装配图

表1 工频耐压测试结果

工频耐压试验用于检查设备的绝缘水平，避免绝缘事故，检查设备是否满足运行要求。规定的工频耐压试验在零表压下进行，逐步验证极限是否满足海拔1000至1800m的工作条件。 3.2 雷电冲击试验同样，在进行雷电冲击试验时，极限值是测试是否满足要求时将被验证的余量。雷电冲击试验结果如表2所示。

表2 雷电冲击试验结果

雷电冲击试验的目的是测试设备绝缘是否能承受雷电冲击电压。试验时，正负极各按规定加压15次，未发生闪络故障。如果测试符合要求，则以2kV为增量增加电压值，最终得到表2中的极限值。 3.3 局部放电试验局部放电试验的结果如表3所示。

表3 局部放电测试结果

局部放电主要包括绝缘材料内部放电、表面放电和高压电极尖端放电[11]。环保柜最大允许局部放电为20pC。该样机在试验现场进行整机测试，满足工频耐压试验和雷电冲击试验要求，试验现场局部放电检测结果如表4所示。

表4 试验站局部放电检测结果

测试结果小于10pC 测试结果表明，航空箱内部绝缘元件无明显缺陷，整个开关无明显尖端毛刺，无松动或连接松动现象。连接导体。

4 结论经过设计了本文所述的两种不同配置的干风环保柜，并在样机上完成了各种测试，得出以下结论。两者都能满足防止误操作的要求，进入带电段的要求符合电力安全规定；2）改进导体的形状，增加绝缘隔板，增加伞裙，这样可以提高绝缘水平。有效提升绝缘性能，在满足各项测试要求的基础上保持一定的裕度。本文编辑于2021/12第《电气技术》号，论文标题为《12kV环保型气体绝缘环网柜两种布置方式的设计》，作者为张立强。