目前高原使用的开关设备往往依靠使用高一电压等级的国产设备或从国外进口，造成较大的浪费。在市场上买到的也是标准系列产品，因绝缘强度不够，使其使用效益大打折扣，时常发生绝缘击穿事故。为此，对40.5kV标准配置的铠装式金属封闭开关设备在高海拔环境中绝缘加强的研究势在必行。
1 组织绝缘试验 1.1 缺陷分析
铠装式金属封闭开关设备是一种成本较高的成套装置，其生产过程首先要得到用户的具体要求，然后再进行设计和生产，因而生产周期比较长。各厂商出于保护自身利益都在构筑让对手短期内无法逾越的技术壁垒，一般用户剖解其中的奥秘难度极大。它是按照海拔1000m以内的标准设计的，当海拔升高时空气密度降低，散热条件变差，高压元器件在运行中温升要增加。其额定电流可以保持不变，但空气绝缘强度在减弱，这就使得元器件外表绝缘强度也随之减弱，极易发生绝缘击穿或闪络等破坏性放电事故。目前发现较多的现象：断路器的相间放电明显以及对断路器后背板的闪络；母线室内连接铜排与断路器的隔板也发生闪络；电流互感器附近发生明显的与断路器室隔板的放电。
请登陆:高压开关网 浏览更多信息 1.2 试验方案
以笔者承接的宁夏某电厂的40.5kVZS3.2型铠装式金属封闭开关设备（以下简称ZS3.2）为例，其结构与常见的间隔式开关设备类似，是一款有代表性的先进中压开关设备。其断路器、互感器、母线、二次设备等主要组成部件分别安装在隔室中，且多标配移开式VD4型真空断路器或HD4型SF6断路器，二次回路配置客户指定品牌的保护元器件。
该电厂地处黄河上游的黄土高原西北，海拔高度为1250m，平均湿度30％。其所购设备的配置见表1。根据GB311.1-1997的规定，当高压电器用于海拔1000m以上，但不超过4000m时，其外绝缘试验电压应为额定耐受电压乘以海拔校正因数，即Ka=1/(1.1-(h×10-4))，其中h为安装地点的海拔高度，客户所在地区海拔为1250m，则Ka=1/(1.1-(1250×10-4))=1.03，可以求得用户需要的1min工频耐压为95kV×1.03=97.44kV，雷电冲击耐压为185kV×1.03＝189.74kV。 要提高工频耐压和雷电冲击耐压，就必须加强绝缘措施。内绝缘由于封装在设备内部，故只受绝缘材料及绝缘结构和工艺处理的影响，而工厂生产不同于实验室，采用的都是材料、尺寸和规格已经成型的元器件，因此只能在元器件原有绝缘材料的基础上改进或改良。外绝缘则受大气条件的影响，如气压、气温、湿度和污秽及海拔高度，还同所在试验区域内与其等级或采用高一级额定电压产品代用等相关。对ZS3.2型铠装式金属封闭开关设备的改进就是从内外绝缘两个层面展开的，通过工频耐压试验和雷电冲击试验找出其柜体内薄弱位置（即容易产生闪络的区域），对其绝缘做加强或结构上的改进。用户选中的型号为40.5/2500-31.5的开关柜，所配的断路器型号为VD4M4025-31/HD4Z4025-31。试验要求满足工频耐压97.5kV/1min下无闪络击穿；雷电冲击耐压190kV正负极性各15次，放电次数不多于2次。
1.3 工频耐压试验
工频耐压试验是对ZS3.2型铠装式金属封闭开关设备在正常工作中要求电气隔离的部件之间施加一定的高电压，并持续一定的时间，以验证高压的介质泄漏电流是否超过规定。根据试验要求连接好线路，分开合闸两种情况接通电源，97.5kV工频耐压试验中未发生闪络或放电现象，一次性通过试验。1.4 雷电冲击耐压试验
雷电冲击耐压试验是对ZS3.2电气间隙施加一个波形标准化了的冲击电压波，考核其内外绝缘耐受瞬时高频过电压的能力。根据试验要求连接好线路，190kV正负极性各15次，检验电气间隙、漏电距离（外绝缘）和有关的电器固定绝缘的介电性能（内绝缘）。经过四次试验，三次绝缘加强及元器件的修改，在不同部位加压后的击穿次数都小于两次，避雷器同TA之间也未发生闪络，通过了试验。
2 绝缘加强及元器件改进
2.1 具体部位的技改方案
ZS3.2里面依次分为电缆、母线、断路器和低压四个间隔。柜体的外壳和各功能单元之间的接地隔板均采用镀铝锌钢板弯折后铆接而成。通过绝缘试验，对其相关部位进行了七项结构改进及元器件的修改，还采取了必要的均匀电场措施，形成了更可靠的复合绝缘，保证具有较高的电气绝缘性能。
因已经设计成型的产品，不方便再增加绝缘。于是在电缆室增大了三相TA之间绝缘隔板的尺寸，使电气距离加大，以阻断其闪络。
增大三相TA之间的绝缘隔板的爬电距离仍不够，而电缆室内很难容纳尺寸再大的隔板。故将TA朝远离绝缘隔板的方向后移50mm，增大了绕过绝缘隔板的电气距离，增加了三相TA同断路器室金属隔板的空气间隙。
在母线室和断路器室之间的TA室隔板的外层，增加了一层绝缘隔板，阻断了它与母线及TA之间的闪络。
由于母线室里的三相母线和双根的铜质D型母线之间的联络处导体是裸露的，并且这些联结部位焊接不平滑或者有螺栓镙帽等，很容易发生相间闪络。因此，在其联结位置的绝缘罩表面，增加了硅胶绝缘套筒。
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