摘要：空氣絕緣開關柜作為40.5kV 這一電壓等級的主流產(chǎn)品，一直是用電企業(yè)重點關注的產(chǎn)品，由于電壓高、尺寸緊湊，多采用復合絕緣，因此產(chǎn)品的維護、保養(yǎng)以及健康狀態(tài)監(jiān)測至關重要。本文主要對40.5kV空氣絕緣的開關設備的絕緣性能、長期運行的溫升、機械操作特性和工程設計進行分析、建議，幫助行業(yè)提高40.5kV空氣絕緣開關柜的產(chǎn)品可靠性。
法騰電力設計并生產(chǎn)KYN550空氣絕緣開關柜
0 引言：
在我國城市電網(wǎng)電壓等級中，上海、北京、天津、重慶、華東地區(qū)都設有40.5kV級；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，有相當大市場；同時水泥、汽車、鋼鐵、紡織、造紙、石化、牽引供電設備等大型用戶40.5kV開關設備需求也很大；據(jù)高壓開關分會統(tǒng)計，2021年全國生產(chǎn) 40.5kV電壓等級的金屬封閉開關設備 109933余面；其中空氣絕緣金屬封閉開關設備79287面，占72%，而其中抽出式開關柜KYN系列62836面，占總數(shù)的57%。
1.絕緣性能
1.1絕緣方式
40.5kV電壓等級的開關設備主要有空氣絕緣（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；而氣體絕緣開關設備 GIS，作為高壓氣體絕緣開關設備向中壓領域的延伸，以其體積小巧、不受環(huán)境影響、性能可靠、免維護等優(yōu)點正逐步擴大市場，在地鐵、隧道等對建筑成本要求較高的場所需求量很大。
對于40.5kV電壓等級開關設備來說，絕緣是最為重要的性能，即必須能夠承受標準規(guī)定的雷電沖擊及工頻耐受電壓。GB311.1規(guī)定 40.5kV電壓等級的開關設備應滿足工頻耐壓 1 分鐘 95kV、斷口 118kV，雷電沖擊電壓 185kV（峰值）、斷口 215kV（峰值）。DL/T593《高壓開關設備的共用訂貨技術條件》中，對 40.5kV電壓等級的開關設備各相導體的相間及對地規(guī)定的凈距是 300mm，按照IEC62271-1標準，36kV開關設備的雷電沖擊耐受電壓值是170kV，IEC60071標準定義的170kV沖擊耐受電壓對應的空氣最小電氣間隙是320mm，因此對于雷電沖擊耐受電壓185kV來說，空氣凈距300mm是不能滿足要求的。
從上世紀90年代開始，40.5kV開關設備出現(xiàn)小型化、抽出式產(chǎn)品，早期是引進國外先進的斷路器配開關柜，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，但電壓等級按國外IEC標準36kV(工頻耐壓70kV，雷電沖擊耐壓170kV)， 不能滿足GB標準40.5kV(工頻耐壓95kV，雷電沖擊185kV)的要求，外資品牌40.5kV電壓等級的開關柜寬度是 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）、柜體側板折彎一般大于 50mm，也就是說，相間及距地凈距只有 250mm。由于雷電沖擊耐壓受到電場均勻程度、電極布置、濕度、環(huán)境等很多因素影響，難以準確定量分析，所以絕緣設計應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。
開關柜絕緣的構成主要有以下幾種：
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決定相間、相對地之間的距離，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構形式。
3） 沿面絕緣：為一種用以固定相間或相對地的環(huán)氧樹脂固體絕緣材料的表面放電路徑的絕緣結構形式，它的放電路徑的長度平時稱為“爬距”。
4） 界面絕緣：為一種大多數(shù)固體絕緣件構成的接觸面成為放電路徑的絕緣結構形式。
