晶闸管模块绝缘:作为装置的核心功率器件,晶闸管(SCR)需承受极高的断态电压(6kV 模块断态重复峰值电压≥12kV,10kV 模块≥20kV)。其绝缘结构采用陶瓷 - 硅橡胶复合绝缘:芯片与散热底座之间通过 0.5mm 厚的氧化铝陶瓷(介电强度≥15kV/mm)隔离,外部封装耐高压硅橡胶(邵氏硬度 60±5,击穿场强≥25kV/mm),确保模块自身绝缘电阻≥1000MΩ(2500V 兆欧表测量)。
高压母线绝缘:主电路汇流排(铜排截面积≥100mm²)采用热缩套管 + 空气间隙双重绝缘。6kV 系统中,铜排表面套 20kV 级热缩管(壁厚≥2mm),相间空气间隙≥120mm,相对地空气间隙≥100mm;10kV 系统中,热缩管升级为 35kV 级(壁厚≥3mm),相间间隙≥180mm,相对地间隙≥150mm,避免空气击穿(空气的击穿场强约 3kV/mm)。
电缆连接绝缘:高压进出线电缆采用交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆(6kV 级绝缘厚度≥8mm,10kV 级≥12mm),终端头使用预制式应力锥(将电场强度控制在 2kV/mm 以下),避免电缆终端因电场集中导致局部放电。
隔板隔离:装置内部设置环氧玻璃布板(厚度≥10mm,介电强度≥20kV/mm)作为高低压分隔板,将主电路(高压区)与控制电路(低压区)物理隔离,板上开孔处需加装绝缘套管(材质为聚四氟乙烯,耐温≥260℃),确保高压区与低压区之间的绝缘电阻≥500MΩ(500V 兆欧表测量)。
控制信号绝缘:高压侧的电压、电流信号需通过光电隔离器或电磁式电压 / 电流互感器传输至低压控制回路。其中,光电隔离器的隔离电压≥5kV(1 分钟),电磁互感器的一次侧与二次侧绝缘电阻≥1000MΩ,避免高压通过信号回路窜入低压系统损坏 PLC、继电器等元件。
支撑绝缘子:高压母线、晶闸管模块的固定需采用户内支柱绝缘子(材质为电工陶瓷或环氧树脂),6kV 系统选用 4.5kV 级(抗弯强度≥8kN),10kV 系统选用 12kV 级(抗弯强度≥10kN),其绝缘电阻≥1000MΩ,且需能承受 1 分钟工频耐压(6kV 级≥30kV,10kV 级≥42kV)。
柜体绝缘:装置外壳(柜体)采用冷轧钢板(厚度≥2mm),内表面喷涂绝缘漆(干膜厚度≥50μm,击穿电压≥50kV),确保柜体与内部高压部件之间的绝缘电阻≥500MΩ,且柜体需通过接地端子可靠接地(接地电阻≤4Ω),形成 “绝缘 + 接地” 双重保护。
测试对象与标准:
主电路(晶闸管、母线、电缆):6kV 系统需承受 32kV 工频电压(有效值)1 分钟,10kV 系统需承受 42kV 1 分钟,无击穿、闪络现象;
控制电路(低压回路):需承受 2kV 工频电压 1 分钟(相对地及相间),无击穿;
高低压隔离部位:6kV 系统需承受 20kV(1 分钟),10kV 系统需承受 25kV(1 分钟),确保高低压间无绝缘失效。
测试方法:采用交流耐压试验变压器(容量≥5kVA),从零逐步升压至规定值,保持 1 分钟后缓慢降压,测试过程中需监测泄漏电流(6kV 系统≤100μA,10kV 系统≤200μA),且电流无突然增大现象。
测试目的:验证绝缘结构对雷电冲击的耐受能力(雷电过电压可达额定电压的 5-8 倍)。
测试标准:
6kV 系统:承受全波雷电冲击电压 75kV(峰值),负极性,3 次冲击无击穿;
10kV 系统:承受全波雷电冲击电压 105kV(峰值),负极性,3 次冲击无击穿。
关键部位:重点测试电缆终端头、晶闸管模块输入端等易受冲击的部位,冲击波形需符合标准(1.2/50μs,波前时间 1.2μs±30%,半峰值时间 50μs±20%)。
测试要求:在 1.1 倍额定相电压下,装置的局部放电量需≤10pC(晶闸管模块)、≤20pC(高压母线),避免局部放电长期存在导致绝缘老化。
测试方法:采用超高频(UHF)局部放电检测仪,在屏蔽室内进行,背景噪声需≤5pC,确保测量精度。若发现放电量超标,需排查是否存在绝缘表面污染、气隙等缺陷(如热缩管与铜排间的气泡会导致局部电场集中)。
耐热等级:主电路绝缘材料需达到 F 级(155℃),晶闸管模块的硅橡胶封装需在 - 40℃至 + 125℃范围内保持弹性(经 1000 次冷热循环试验无开裂);
耐湿性能:在温度 40℃、相对湿度 95% 的环境中放置 48 小时后,绝缘电阻下降率≤50%,且工频耐压测试仍能通过(值为标准值的 80%)。
防污秽:用于户外或粉尘多的场所(如水泥厂、钢铁厂)时,绝缘表面需涂覆防污闪涂料(如室温硫化硅橡胶),憎水性等级需达到 HC1 级(水接触角≥100°),避免污秽层导电导致闪络;
防腐蚀:沿海或化工环境中,金属构件(如铜排、支架)需采用电镀锡(厚度≥8μm)或热浸锌处理,绝缘材料选用耐化学腐蚀的乙烯 - 四氟乙烯共聚物(ETFE),确保在盐雾试验(5% NaCl 溶液,温度 35℃)500 小时后无明显腐蚀。
绝缘电阻测量:每半年用 2500V 兆欧表测量主电路绝缘电阻,6kV 系统≥1000MΩ,10kV 系统≥2000MΩ;控制电路用 500V 兆欧表测量,≥100MΩ;
局部放电监测:每年进行一次局部放电测试,放电量若较初始值增长 50%,需停机检查绝缘缺陷;
外观检查:每月检查绝缘材料有无开裂、老化、爬电痕迹,热缩管是否收缩紧密,发现破损立即更换。
当绝缘电阻持续下降(如 10kV 系统降至 1000MΩ 以下)或局部放电量超标时,需进行绝缘修复:更换老化的热缩管、清洗绝缘子表面、重新涂抹防污闪涂料;
对于运行超过 10 年的装置,建议进行整体绝缘评估(包括介质损耗因数测试),介损值(tanδ)需≤0.005(25℃时),超标则需更换关键绝缘部件。