基于12kVSF6气体充气柜的关键工艺分析

基于12kVSF6气体充气柜的关键工艺分析

王勇

（珠海康晋电气股份有限公司广东省珠海市519000）

摘要：伴随社会经济的持续、高速发展，社会用电量的逐年增加，这对供电连续性、高效性及可靠性提出了更多要求。本文结合当前实况，以12kVSF6气体充气柜为对象，首先分析了机构原理，从多方面指出了其关键工艺，望能为此领域研究有所借鉴。

关键词：12kV；SF6气体充气柜；工艺

针对气体绝缘金属封闭开关设备来讲，其乃是近年来新研发的一种技术先进且可靠的产品类型，而且在整个金属封闭开关设备架构当中，已经成为其关键构成。伴随社会经济的迅猛发展，科学技术水平的日渐提升，在高度信息化的大背景下，对高压开关设备的整体稳定性与可可靠性，提出了更多且更加严格的要求。对于12kVSF6气体绝缘金属封闭开关设备来分析，其实际就是围绕上述要求而被成功开发出来的一种小型化、可扩展、高可靠且模块化的开关设备。本文就其关键工艺作一分析。

1.12kVSF6气体充气柜的结构原理

SF6负荷开关以及接地开关均被设置到处于充气状态的不锈钢箱体中（完全密封）。针对负荷开关来讲，其主要采用的是旋转式三工位结构，拥有3个位置，即合-分-接地，负荷开关所对应的动触头，于任何时刻，均仅能保持一种状态，即接地开关接地状态、负荷开关分闸但是不接地状态或者是负荷开关合闸状态。此种设计使整个开关变得更为简单，另外，对于限流熔断器的下端而言，其接地开关于上面所阐述的这三工位开关之间，处于一种联动状态，也就是同时进行分闸与合闸，以此来更加安全的完成熔断器的维护与更换操作。针对开关静触头来讲，在其上面安装有金属栅，并且还呈现为曲线形，以此来获得更佳的灭弧时游离效果。为了能够对箱内的电场分布进行优化，在设计主母线时，将其设计成矩型铜排（带圆角），对于环网回路母线而言，其铜棒为φ20mm，而变压器回路母线则为φ10mm。

此外，还需要指出的是，SF6负荷开关选用的是磁吹电弧式灭弧技术，而对于灭弧室而言，采用的是栅栏式。在分闸过程中，动静触头处于分离状态的瞬间，会形成强大的电弧，伴随动触头的持续运动，动静触头间会呈现出日益增大的距离，拉长电弧，受电弧电流的影响与作用，于栅栏片中（铁质），会形成涡流，而涡流所产生的磁场，则相反于电弧磁场的极性，因此，其能够将电弧送到灭弧室内；而对于由电弧所形成的磁场力来讲，同样能够将电弧向灭弧室推送，建立一种磁吹。当电弧被送入到灭弧室后，会被栅栏片所截，形成若干段，当其处于栅栏片当中，会拉长运动，加速电弧的冷却速度；此外，在SF6气体当中，电弧燃烧，强化消游离作用。由于SF6气体的介质有着比较快的恢复速度，因此，如果电流为0时，电弧便会快速熄灭。

因SF6气体有着特异的强电负性与热化学性，所以，SF6开关不仅有着较小的电弧能量，较低的电弧电压，而且还有着较低的过电压，容易熄弧。

2.关键工艺

2.1箱体焊接工艺分析

充气柜箱体选用的是全密封式结构，由不锈钢板焊接而得，部分箱体已经不再使用密封圈密封，而是采用气密焊接方法实施密封处理，其在气密性上，能够确保不补气时间长达30年。针对气箱的焊接来讲，其乃是对产品质量造成影响的关键工序。在焊接过程中，需确保箱体有着较高的精度与强度，还需要拥有较好的气密性。当前，国内通常选用的是气体保护焊，或者是氩弧焊。在焊接过程中，首先运用夹具进行定位并夹紧，在进行多点定位焊之后，在开展连续性焊接，避免或减少焊接变形情况。在焊接过程中，需要将焊接速度、氩气流量及焊接电流给控制好。国外部分公司已经开始推广使用更加先进的激光焊接方式。此方式有着更高的效率，而且变形也更小，因而大幅降低因人为因素所带来的各种缺陷，适用于大规模的生产。但需要指出的是，激光焊接无论是对焊接夹具设计，还是对不锈钢板的下料精度，再或者是箱体的结构形式，均有着更高的要求。

2.2密封工艺

对气密性造成影响的部位有：其一为进出线套筒压板的静密封，其二是熔断器压板，其三为箱体的焊接动密封。不仅焊接部位采用的是“0”形密封圈密封，而且气箱其他密封处也采用的是此种密封，其截面、直径、材料经细致设计，与验证相配合，以此来确保其耐老化性能、压缩量等，均处于最佳状态，拥有耐气候老化性能佳以及永久变形小等优点。密封表面的基本要求：在密封表面上，需要做到没有划伤痕迹，而且法兰平面、密封槽无生锈；此外，针对密封槽面的抛光或者修磨来讲，其表面粗糙度需要达0.8μm。而在处理密封表面上，需要做到：利用香蕉水或者丙酮对密封槽面进行清洗，然后用无纤维的高级卫生纸，进行擦拭，直至干净；再对“O”形密封圈进行擦拭，将适量的密封脂涂于密封面及槽面内，后置入槽中，硅脂不能进到气箱当中，也不能接触SF6气体，而在封装时，则采用力矩扳手，对螺母均匀按紧。

2.3机加工工艺

电极表面形状、粗糙度以及箱体的表面划痕、焊渣与加工部件的尖角、毛刺，均较大程度影响着气体的绝缘特性。在整个SF6气体当中，针对电极电晕的初始电压来讲，电极表面状态对其产生较大影响；如果零件表面粗糙度增大，或者是曲率半径明显减小，那么会降低间隙击穿电压；另外，针对导电微粒而言，如果其附着于电极表面，那么便会使电极表面粗糙度值增大，所以，最终会降低击穿电压。密封面的表面粗糙度以及加工精度较大程度影响着密封的可靠性，因此，只有构建更加健全且严格的加工工艺流程，方能从根本上提升产品的质量。

3.结语

综上，相比于常规的开关设备，12kVSF6气体充气柜最典型的特点就是把带电体、高压元件均密封于气箱内，而且其中还充满绝缘气体，而在对外联接上，则选用的是全绝缘的电缆插接件，因此，其能够获得更好的绝缘效果。通过对该气体充气柜的关键工作进行详细掌握，有助于提高其质量与水平。

参考文献：

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[3]李睿,李建基,谭燕,等.SF_6气体在中高压开关设备中的安全使用[J].电气应用,2009,28(20):16-17.

作者简介：王勇（1971-01-02），男，汉族，籍贯：四川省自贡市