12kV SF6气体充气柜的关键工艺
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12kV SF6气体充气柜的关键工艺
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维普资讯 http://www.cqvip.com
产品技术 系统装置
1 2 kV S■F■■■■●6■■■●气■●●■l 体充气柜的关键工艺
经祉善障越来越求的性要的代替中统可不 的备设导主。
文／中国空分设备有限公司 陈志虎
文／杭州之江开关股份有限公司 梁相军
的济 高，要重
快 高 设
发速 能性 备，
—
_：．-体绝缘金属展封
，
闭的开特关设 备是近十几年来 闸和分闸，以确保熔断器的更换和维护变得安全。
— 1 发展起来的高新环技别术系 列化产品并逐渐 开关静触头上装有金属栅，且呈曲线形，以使灭弧
城 网 是
、‘成为金属封闭开关设备的一个重要组成 时游离效果最佳。为优化箱内电场分布，主母线设
负电用市 多电配、型凑紧、
部分。随着高度信息化社会的发展，要求高压开关 计为带圆角的矩型铜排，环网回路母线和变压器回
设备的稳定性、可靠性也愈加显得突出。l2 kV SF6 路母线分别为 20ini／1和 10ini／1的铜棒。
气体绝缘金属封闭开关设备即是应这一要求发展起 SF 负荷开关将采用磁吹电弧式灭弧技术，灭
荷 回 可
来的高可靠、免维护、的可扩路展扩、 模块化、小型化的 弧室为栅栏式。分闸时，动静触头分离瞬间产生电
开关设备。 不 配 展 弧，随着动触头的运动，动静触头之间的距离变大，
增断 电、充的
sF 气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS)是一 电弧拉长，由于电弧电流作用，在铁质的栅栏片中
种封闭式组合电器，它长以， s开F 气气体 为绝缘介质，将断 产生涡流，涡流产生的磁场与电弧磁场极性相反，
闭 柜
路器、隔离开关、电流互感器、避雷器、母线、套 把电弧引入灭弧室内；电弧产生的磁场力也把电弧
对 所 已
管或电缆终端等电气元供件封等闭成组 合在接地的金属外 推向灭弧室，形成一种磁吹。电弧吹向灭弧室被栅
壳内。将常规的GIS技电术向已中为压 领域扩展，把GIS 栏片截成数段(将整个电弧分解成许多短弧)，在栅
的 成 二
技术与常规开关柜技术相结合、用低压的SF6气体、 栏片中运动拉长，使电弧加快冷却；同时电弧在s
可 为 次
N，或混合气体(SF6+靠N，)作二为配中 压金属封闭开关设 气体中燃烧，消游离作用加强。因sF 气体的介质恢
备的绝缘介质而派生的性系列次化电产 品称为箱式气体绝 复速度特别快，当电流过零时，电弧很快熄灭。
配 系
缘金属封闭开关设备，简称C—GIS或充气柜。 由于SF6气体具有特异的热化学性和强电负性，
连 电 统
与常规的开关设备续相比系，中其 最大的特点是将高 因此s 开关具有电弧电压低，电弧能量小，过电压
压元件和带电体都密封在充有绝缘气体的气箱内， 低，易于熄弧，开关触头不需维护等特点。
对外的连接采用全绝缘和防触电的电缆插接件实现， 熔断器密封仓(见附图)及套管采用环氧注射加
从而使带电体与外界隔离而不受环境影响。
结 构 原 理
SF 负荷开关及接地开关置于充气的完全密封
的不锈钢箱体内。负荷开关结构为旋转式三工位，
具有合一分一接地三个位置，负荷开关的动触头在
任一时刻只能处于一种状态：负荷开关合闸状态、
负荷开关分闸但不接地状态或接地开关接地状态。
这样的设计使开关变得简单，限流熔断器下端的接
地开关与上述三工位开关是联动的，即同时完成合 附图 熔断器密封仓
94 l电气时代2007年第8期维普资讯 http://www.cqvip.com
系统装置产品技术
工工艺，制品表面无收缩痕迹，机械、电气性能好， 操作板轴承的动密封、熔断器压板和进出线套筒压板
尺寸精度高。其中熔断器密封仓伸入气箱内，与气 的静密封。除焊接部位外，气箱其他密封处均采用
箱问用密封圈进行密封，另外绝缘筒内设金属屏蔽， “0”形密封圈密封，其材料、直径、截面经精心设计
均匀电场，提高耐压水平。 配合验证，保证其压缩量及耐老化性能在最佳范围
熔断器置于熔断器密封仓内，熔断器有一撞 内，具有永久变形小，耐气候老化性能好等特性。
针，当出现短路故障熔断器熔断时，释放的能量使 密封表面的要求：密封表面不能有划伤痕迹，
撞针弹出，驱动操动机构中的脱扣器，使开关跳闸， 密封槽及法兰平面不能生锈；密封槽面的修磨或抛
并作出熔断器熔断指示。 光应至少达到0．8“m的表面粗糙度。密封表面的
联锁装置灵活、可靠、完备，能确保操作的正 处理：用丙酮或香蕉水清洗密封槽面，再用无纤维
确性。操作机构采用双(单)盘簧设计。操作振动 的高级卫生纸反复擦至清洁为止，然后再擦“0”形
小，稳定性高，寿命长。开关可加装电操机构，易 密封圈，分别在密封面及槽面内涂适当的密封脂，
于实现配网自动化。 然后放入槽内，硅脂不要流入气箱内与sF 气体接
扩展方便(顶部插接)，且能保证全绝缘性、全密 触的部位，封装用力矩扳手均匀按紧螺母。
封性等优点。 3．机加工工艺
开关底部设有压力释放装置，当内部发生故障 电极表面形状和表面粗糙度、箱体的焊渣、表
时，压力气体冲破泄压片排出，安全可靠。 面划痕与加工部件的毛刺、尖角对气体的绝缘特性
电缆进出线均采用全绝缘和防触电的电缆插接件 影响很大。SF 气体中电极电晕起始电压受电极表
实现，在电缆室中可安装电流互感器。电流互感器采 面状态的影响较大，零件表面粗糙度的增大和曲率
用环芯式互感器，取代普通的环氧树脂浇注的互感器。 半径的减小均会导致问隙击穿电压降低；此外导电
微粒黏附在电极表面时，相当于增大了电极表面粗
关 键 工 艺 糙度值，因此也会导致击穿电压降低。密封面的加
充气柜是实现城市12 kV环网接线模式的典型 工精度和表面粗糙度对密封的可靠性影响较大，操
产品。SF 开关技术是无油化开关技术发展的主要 动机构零部件的加工质量也直接影响到操动机构的
表现之一。但它必须依靠先进的工艺技术和装配水 稳定性、可靠性。因此只有建立严格的加工工艺流
平来保证其制造质量。箱体焊接、密封、环氧加工、 程，才能真正保证产品的质量。
机加工、装配等工艺是直接关系到产品质量好坏的 4．装配工艺
关键工艺。 高压开关设备内SF6气体中的水分含量如果超
1．箱体焊接工艺 过一定数值将会对设备产生危害。一是外界环境温
冲气柜箱体采用不锈钢板焊接而成的全密封式 度急剧变化时将在绝缘材料表面形成凝露，导致绝
结构，有的箱体已不用密封圈密封而直接用气密焊 缘沿面击穿放电；二是水分与SF6电弧分解物化合
接的方法密封，气密性可保证30年不补气。气箱的 产生低氟酸等酸性物质，严重腐蚀金属和绝缘材料。
焊接是影响产品质量的关键工序。焊接要保证箱体 为此充气柜在装配上采用了如下措施来控制设备内
的强度和精度，更要保证箱体的气密性。现阶段国 s 气体中的水分含量。
内一般采用氩弧焊或气体保护焊。焊接时采用专用 1)所有部件装配前均应进行干燥清洁处理，使
夹具保证焊接精度。箱体的前后箱板焊接时先采用 材料本身含水量减少到最低程度，且装配环境要求
夹具定位、夹紧，多点定位焊后再进行连续焊接，以 密闭，实现温度、湿度、气压可调，实行防尘管理。
减少焊接变形。焊接时要严格控制焊接速度、焊接 2)开关内部放置吸附剂(主要有活性氧化铝和合
电流及氩气的流量。国外一些公司大规模生产多采 成沸石)吸附气体中的水分和SF6分解物。
用更为先进的激光焊接方式。激光焊接效率高，变 3)对成品进行抽真空充氮气处理，保证良好的
形小，降低了人为因素造成的缺陷，适合规模化生 气密性以阻止外部大气中的水分通道。
产。但激光焊接对箱体的结构形式、不锈钢板的下 装配是该产品的一道关键工序，装配质量的好
料精度、焊接夹具设计提出了更高的要求。 坏直接关系到产品的质量和性能。对该产品装配的
2．密封工艺 总要求是：洁净的环境、规范的操作。这样才能真
影响气密性的地方主要有三处：箱体的焊接、 正保证产品的质量。EA (收稿日期：2007．05．og)
电号时代2007年第8期 I g5
产品技术 系统装置
1 2 kV S■F■■■■●6■■■●气■●●■l 体充气柜的关键工艺
经祉善障越来越求的性要的代替中统可不 的备设导主。
文／中国空分设备有限公司 陈志虎
文／杭州之江开关股份有限公司 梁相军
的济 高，要重
快 高 设
发速 能性 备，
—
_：．-体绝缘金属展封
，
闭的开特关设 备是近十几年来 闸和分闸，以确保熔断器的更换和维护变得安全。
— 1 发展起来的高新环技别术系 列化产品并逐渐 开关静触头上装有金属栅，且呈曲线形，以使灭弧
城 网 是
、‘成为金属封闭开关设备的一个重要组成 时游离效果最佳。为优化箱内电场分布，主母线设
负电用市 多电配、型凑紧、
部分。随着高度信息化社会的发展，要求高压开关 计为带圆角的矩型铜排，环网回路母线和变压器回
设备的稳定性、可靠性也愈加显得突出。l2 kV SF6 路母线分别为 20ini／1和 10ini／1的铜棒。
气体绝缘金属封闭开关设备即是应这一要求发展起 SF 负荷开关将采用磁吹电弧式灭弧技术，灭
荷 回 可
来的高可靠、免维护、的可扩路展扩、 模块化、小型化的 弧室为栅栏式。分闸时，动静触头分离瞬间产生电
开关设备。 不 配 展 弧，随着动触头的运动，动静触头之间的距离变大，
增断 电、充的
sF 气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS)是一 电弧拉长，由于电弧电流作用，在铁质的栅栏片中
种封闭式组合电器，它长以， s开F 气气体 为绝缘介质，将断 产生涡流，涡流产生的磁场与电弧磁场极性相反，
闭 柜
路器、隔离开关、电流互感器、避雷器、母线、套 把电弧引入灭弧室内；电弧产生的磁场力也把电弧
对 所 已
管或电缆终端等电气元供件封等闭成组 合在接地的金属外 推向灭弧室，形成一种磁吹。电弧吹向灭弧室被栅
壳内。将常规的GIS技电术向已中为压 领域扩展，把GIS 栏片截成数段(将整个电弧分解成许多短弧)，在栅
的 成 二
技术与常规开关柜技术相结合、用低压的SF6气体、 栏片中运动拉长，使电弧加快冷却；同时电弧在s
可 为 次
N，或混合气体(SF6+靠N，)作二为配中 压金属封闭开关设 气体中燃烧，消游离作用加强。因sF 气体的介质恢
备的绝缘介质而派生的性系列次化电产 品称为箱式气体绝 复速度特别快，当电流过零时，电弧很快熄灭。
配 系
缘金属封闭开关设备，简称C—GIS或充气柜。 由于SF6气体具有特异的热化学性和强电负性，
连 电 统
与常规的开关设备续相比系，中其 最大的特点是将高 因此s 开关具有电弧电压低，电弧能量小，过电压
压元件和带电体都密封在充有绝缘气体的气箱内， 低，易于熄弧，开关触头不需维护等特点。
对外的连接采用全绝缘和防触电的电缆插接件实现， 熔断器密封仓(见附图)及套管采用环氧注射加
从而使带电体与外界隔离而不受环境影响。
结 构 原 理
SF 负荷开关及接地开关置于充气的完全密封
的不锈钢箱体内。负荷开关结构为旋转式三工位，
具有合一分一接地三个位置，负荷开关的动触头在
任一时刻只能处于一种状态：负荷开关合闸状态、
负荷开关分闸但不接地状态或接地开关接地状态。
这样的设计使开关变得简单，限流熔断器下端的接
地开关与上述三工位开关是联动的，即同时完成合 附图 熔断器密封仓
94 l电气时代2007年第8期维普资讯 http://www.cqvip.com
系统装置产品技术
工工艺，制品表面无收缩痕迹，机械、电气性能好， 操作板轴承的动密封、熔断器压板和进出线套筒压板
尺寸精度高。其中熔断器密封仓伸入气箱内，与气 的静密封。除焊接部位外，气箱其他密封处均采用
箱问用密封圈进行密封，另外绝缘筒内设金属屏蔽， “0”形密封圈密封，其材料、直径、截面经精心设计
均匀电场，提高耐压水平。 配合验证，保证其压缩量及耐老化性能在最佳范围
熔断器置于熔断器密封仓内，熔断器有一撞 内，具有永久变形小，耐气候老化性能好等特性。
针，当出现短路故障熔断器熔断时，释放的能量使 密封表面的要求：密封表面不能有划伤痕迹，
撞针弹出，驱动操动机构中的脱扣器，使开关跳闸， 密封槽及法兰平面不能生锈；密封槽面的修磨或抛
并作出熔断器熔断指示。 光应至少达到0．8“m的表面粗糙度。密封表面的
联锁装置灵活、可靠、完备，能确保操作的正 处理：用丙酮或香蕉水清洗密封槽面，再用无纤维
确性。操作机构采用双(单)盘簧设计。操作振动 的高级卫生纸反复擦至清洁为止，然后再擦“0”形
小，稳定性高，寿命长。开关可加装电操机构，易 密封圈，分别在密封面及槽面内涂适当的密封脂，
于实现配网自动化。 然后放入槽内，硅脂不要流入气箱内与sF 气体接
扩展方便(顶部插接)，且能保证全绝缘性、全密 触的部位，封装用力矩扳手均匀按紧螺母。
封性等优点。 3．机加工工艺
开关底部设有压力释放装置，当内部发生故障 电极表面形状和表面粗糙度、箱体的焊渣、表
时，压力气体冲破泄压片排出，安全可靠。 面划痕与加工部件的毛刺、尖角对气体的绝缘特性
电缆进出线均采用全绝缘和防触电的电缆插接件 影响很大。SF 气体中电极电晕起始电压受电极表
实现，在电缆室中可安装电流互感器。电流互感器采 面状态的影响较大，零件表面粗糙度的增大和曲率
用环芯式互感器，取代普通的环氧树脂浇注的互感器。 半径的减小均会导致问隙击穿电压降低；此外导电
微粒黏附在电极表面时，相当于增大了电极表面粗
关 键 工 艺 糙度值，因此也会导致击穿电压降低。密封面的加
充气柜是实现城市12 kV环网接线模式的典型 工精度和表面粗糙度对密封的可靠性影响较大，操
产品。SF 开关技术是无油化开关技术发展的主要 动机构零部件的加工质量也直接影响到操动机构的
表现之一。但它必须依靠先进的工艺技术和装配水 稳定性、可靠性。因此只有建立严格的加工工艺流
平来保证其制造质量。箱体焊接、密封、环氧加工、 程，才能真正保证产品的质量。
机加工、装配等工艺是直接关系到产品质量好坏的 4．装配工艺
关键工艺。 高压开关设备内SF6气体中的水分含量如果超
1．箱体焊接工艺 过一定数值将会对设备产生危害。一是外界环境温
冲气柜箱体采用不锈钢板焊接而成的全密封式 度急剧变化时将在绝缘材料表面形成凝露，导致绝
结构，有的箱体已不用密封圈密封而直接用气密焊 缘沿面击穿放电；二是水分与SF6电弧分解物化合
接的方法密封，气密性可保证30年不补气。气箱的 产生低氟酸等酸性物质，严重腐蚀金属和绝缘材料。
焊接是影响产品质量的关键工序。焊接要保证箱体 为此充气柜在装配上采用了如下措施来控制设备内
的强度和精度，更要保证箱体的气密性。现阶段国 s 气体中的水分含量。
内一般采用氩弧焊或气体保护焊。焊接时采用专用 1)所有部件装配前均应进行干燥清洁处理，使
夹具保证焊接精度。箱体的前后箱板焊接时先采用 材料本身含水量减少到最低程度，且装配环境要求
夹具定位、夹紧，多点定位焊后再进行连续焊接，以 密闭，实现温度、湿度、气压可调，实行防尘管理。
减少焊接变形。焊接时要严格控制焊接速度、焊接 2)开关内部放置吸附剂(主要有活性氧化铝和合
电流及氩气的流量。国外一些公司大规模生产多采 成沸石)吸附气体中的水分和SF6分解物。
用更为先进的激光焊接方式。激光焊接效率高，变 3)对成品进行抽真空充氮气处理，保证良好的
形小，降低了人为因素造成的缺陷，适合规模化生 气密性以阻止外部大气中的水分通道。
产。但激光焊接对箱体的结构形式、不锈钢板的下 装配是该产品的一道关键工序，装配质量的好
料精度、焊接夹具设计提出了更高的要求。 坏直接关系到产品的质量和性能。对该产品装配的
2．密封工艺 总要求是：洁净的环境、规范的操作。这样才能真
影响气密性的地方主要有三处：箱体的焊接、 正保证产品的质量。EA (收稿日期：2007．05．og)
电号时代2007年第8期 I g5
