高压开关柜铜排结构对局放起始电压的影响

杜丽 杭雅慧 王磊 周彬彬

摘要：本文以局部放电测试工装为研究对象，研究了高压开关柜铜排结构、铜排与接地壳体间的距离对局放起始电压的影响。研究表明，端部倒圆角的铜排在空气中的局放起始电压明显高于端部无圆角的铜排;当铜排与接地壳体的距离超过55mm后，增大端部为圆角的铜排与壳体间的距离可提高铜排在空气中的局放起始电压;但增大无圆角铜排与壳体间的距离并不能明显提高局放起始电压。

关键词：开关柜;绝缘;局部放电

中图分类号：TM591 文献标志码：A

引言

由于开关设备的绝缘性能极其重要，行业内许多专家通过电场仿真和试验验证对其进行了大量研究。谭东现等人对开关设备结构的绝缘特性进行了研究[1];崔彦捷等人分析了机械应力、电场不均匀程度等因素对放电特性的影响[2];韩筛根等人通过电场仿真分析指导电气设备的绝缘结构优化，改善电场分布，降低了产品的局放量[3]。

本文以局部放电测试工装为研究对象，通过电场仿真分析及绝缘试验验证，研究了高压开关柜铜排结构、铜排与接地壳体间的距离对局放起始电压的影响。

1 局放测试工装

高压开关柜结构复杂，为尽量减少干扰因素，制作了局部放电测试工装。工装主要由支座、绝缘子和母线共三部分组成。母线1为两端倒圆角的铜排，母线2为仅一端倒圆角、另外一端未倒圆角的铜排。

结构1为母线1安装在绝缘子上，母线1的圆角端靠近接地平板并与接地平板平行;结构2为母线2安装在绝缘子上，且母线2的未倒角端靠近接地平板并与接地平板平行。

通过调整铜排上不同的孔进行安装，可调节铜排端部与接地平板间的距离，铜排与接地平板之间可调整为55mm、155mm三种距离。因此，该工装共有4种工况。

图1为测试工装的三维模型图。

2 试验数据

试验开始前，先测试检测系统工夹具、绝緣子安装在支座上时的局放起始电压。检测系统工夹具的起始局放电压约为50kV，绝缘子的起始局放电压约为40kV。因此，40kV以下的局放起始电压可视为有效的局放起始电压。

试验测得的各结构局放起始电压如表1。

表1数据显示，结构1铜排端面（圆角）与平板间的距离由55mm增大至105mm时，铜排端部的局放起始电压增大了约7kV;结构2铜排端面（未倒圆角）与平板间的距离由55mm增大至105mm时，铜排端部的局放起始电压增大了约3kV。

3 结论

文章以局部放电测试工装为研究对象，研究了铜排端部的结构、铜排端部与接地平板的间距对铜排在空气中局部放电起始电压的影响，得出结论如下：

（1）仿真数据与试验数据同时表明，端部倒圆角的铜排的局部放电起始电压明显高于端部未倒圆角的铜排。

（2）铜排附近存在接地壳体时，当铜排与接地壳体的距离超过55mm后，增大端部为圆角的铜排与壳体间的距离可提高铜排在空气中的局放起始电压;但增大无圆角铜排与壳体间的距离并不能明显提高局放起始电压。

参考文献：

[1]谭东现，贺弋玲，林钧，等.12 kV复合绝缘开关设备的绝缘特性研究[J].高压电器，2018，54 （ 4 ）：28-34.

[2]崔彦捷，汲胜昌，祝令瑜，等. 机械应力对油浸绝缘纸板局部放电影响[J]. 电工技术学报，2021，26 （12 ）：2659 - 2666.

[3]韩筛根，曹彬，黄强，等.40.5 kV穿墙套管电场分析及屏蔽优化[J].高压电器，2017，53（1）：113-118.

作者简介：杜丽，女，汉族，山东泰安，1987年2.15 研究生，工程师，研究方向：开关柜结构设计。