摘要：10KV、SF6負(fù)荷開關(guān)設(shè)備具有安全、易安裝、維修少、體積小、價格便宜、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。同時由于負(fù)荷開關(guān)與限流熔斷器配合能更好地保護(hù)變壓器，因此在國外已得到普遍使用。如在工業(yè)發(fā)達(dá)國家（如歐洲、日本），斷路器與負(fù)荷開關(guān)之比為1：5～6。斷路器主要用于一次配電，而負(fù)荷開關(guān)用于二次配電

關(guān)鍵詞：10KV?SF6?負(fù)荷開關(guān)?二次配電

10KV、SF6負(fù)荷開關(guān)設(shè)備具有安全、易安裝、維修少、體積小、價格便宜、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。同時由于負(fù)荷開關(guān)與限流熔斷器配合能更好地保護(hù)變壓器，因此在國外已得到普遍使用。如在工業(yè)發(fā)達(dá)國家（如歐洲、日本），斷路器與負(fù)荷開關(guān)之比為1：5～6。斷路器主要用于一次配電，而負(fù)荷開關(guān)用于二次配電。在我國隨著，城網(wǎng)建設(shè)和改造的不斷深入發(fā)展，負(fù)荷開關(guān)設(shè)備在10KV配電系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)供電和終端送電的應(yīng)用也越來越多。這幾年相繼由廣東、北京、上海、天津逐步向全國推廣。但目前，國內(nèi)10KV，SF6負(fù)荷開關(guān)的市場主要還是由國外公司（如ABB、施耐徳等）占據(jù)，隨著國內(nèi)生產(chǎn)廠家對SF6負(fù)荷開關(guān)技術(shù)的逐步掌握，國產(chǎn)SF6負(fù)荷開關(guān)的數(shù)量和質(zhì)量已穩(wěn)步提高。
　　目前我國已經(jīng)有十幾家生產(chǎn)廠家生產(chǎn)著各種不同型號的SF6負(fù)荷開關(guān)。在此以北京龍源開關(guān)設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SF6負(fù)荷開關(guān)為例，對幾項關(guān)鍵技術(shù)的質(zhì)量控制問題做一下介紹?！　?
一、氧樹脂絕緣殼體的質(zhì)量控制
　　環(huán)氧樹脂由于其良好的機(jī)械、絕緣、耐老化及制造工藝性能，已成為當(dāng)今制造優(yōu)質(zhì)絕緣件的首選，而壓力凝膠工藝由于充分發(fā)揮了環(huán)氧樹脂的各項性能優(yōu)勢，當(dāng)今國際、國內(nèi)各種品牌SF6負(fù)荷開關(guān)絕緣殼體無不由環(huán)氧樹脂采用壓力凝膠工藝制成。

　　由于開關(guān)殼體同時承擔(dān)了絕緣、氣密、機(jī)械支撐的功能，使得它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械性能及精度要求都很高，無疑對材料選用、制造工藝過程均提出了嚴(yán)格的要求。
　　材料選用
　　環(huán)氧樹脂：
　　基礎(chǔ)型的環(huán)氧樹脂（即大型樹脂廠生產(chǎn)的年產(chǎn)量數(shù)千噸的環(huán)氧樹脂）及固化劑不能直接用于生產(chǎn)絕緣件，特別是SF6開關(guān)絕緣殼體所用的環(huán)氧樹脂及固化劑更是需要經(jīng)過特殊的改性處理以提高其機(jī)械強(qiáng)度、韌性及改善其耐冷熱沖擊性能及加工工藝性能。不同廠家的改性技術(shù)各有千秋，所以適合不同工作重點(diǎn)的產(chǎn)品要求，而對于SF6開關(guān)絕緣殼體由于它本身是一個支撐件，在開關(guān)分、合過程中受到一定的沖擊力，對環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度提出了較高的要求；開關(guān)殼體里要充裝SF6氣體并保證極低的泄漏率，就對環(huán)氧樹脂對嵌件的粘結(jié)性提出了較高的要求；近年來，SF6負(fù)荷開關(guān)在生產(chǎn)或工作中曾發(fā)生過殼體開裂事故，經(jīng)測試，開裂殼體所用材料的拉伸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度并不低，而代表材料韌性的沖擊強(qiáng)度卻較低?？梢奡F6開關(guān)絕緣殼體的沖擊強(qiáng)度又是各項性能指標(biāo)中的重中之重。國內(nèi)生產(chǎn)的HE2082-HH2082材料特別適合生產(chǎn)SF6開關(guān)絕緣殼體，該體系玻璃化溫度實(shí)測104℃，滿足某國際知名品牌要求的100℃～110℃，而且沖擊強(qiáng)度達(dá)15KJ/m2,超過一般配方體系50%，具有極佳的韌性，同時由于其粘結(jié)性極佳，生產(chǎn)的開關(guān)殼體有極低的漏氣率。
　?硅微粉：
　?環(huán)氧樹脂中加入硅微粉可以提高固化物的耐熱性、硬度及尺寸穩(wěn)定性，并降低了生產(chǎn)成本。硅微粉由于礦源及生產(chǎn)工藝的不同，對環(huán)氧樹脂固化物的各項性能均有很大的影響。在生產(chǎn)一般產(chǎn)品時往往把混合料粘度或硅微粉的可加入量當(dāng)成衡量硅微粉質(zhì)量的主要指標(biāo)。但作為生產(chǎn)重要絕緣件的配方體系，把固化物高性能作為衡量硅微粉質(zhì)量的首選指標(biāo)。加入高質(zhì)量的硅微粉加入環(huán)氧樹脂后粘度較高，使得可加入量偏低，經(jīng)分析是硅微粉中針狀顆粒含量較高造成，而這恰恰提高了環(huán)氧樹脂的機(jī)械強(qiáng)度。

　?染色劑：
　?用于環(huán)氧樹脂的染色劑無怪乎有機(jī)染色劑及無機(jī)染色劑兩大類，有機(jī)染色劑對環(huán)氧樹脂加固化物電氣絕緣性能無明顯影響；而無機(jī)染色劑多是以氧化鐵為主的金屬氧化物，加入環(huán)氧樹脂后會加大固化物的介電損耗，所以為了保證產(chǎn)品的電氣絕緣性能，配方體系中盡量不要加入無機(jī)染色劑。為了保證電氣絕緣性能，電工級硅微粉的Fe2O3含量的技術(shù)指標(biāo)要求為≤0.01%。如果在配方體系中按環(huán)氧樹脂比加入1.5%的氧化鐵紅色粉相當(dāng)于使硅微粉的Fe2O3含量提高至0.5%,達(dá)到基礎(chǔ)含量50倍，可以想象對電氣絕緣性能的負(fù)面影響程度很大。
　　嵌件預(yù)處理:
　?為了保證環(huán)氧樹脂對嵌件的良好粘結(jié),對嵌件良好的預(yù)處理也是至關(guān)重要的。嵌件的預(yù)處理包括噴砂、清洗油污及灰塵,精確預(yù)熱至與模具溫度一致并注意不能氧化過度，以免強(qiáng)度極低的氧化銅影響環(huán)氧樹脂對嵌件的粘結(jié)強(qiáng)度。并保證嵌件在周轉(zhuǎn)過程中不能被二次污染。環(huán)氧樹脂對嵌件良好的粘結(jié)不但保證了極低的漏氣率，同時也使得產(chǎn)品有極低的局部放電量。放電量在15KV時，測得僅為5PC。
　　后固化、定型、冷卻：
　　環(huán)氧樹脂在常溫下的彈性模量很高，如剪切彈性模量達(dá)到4000MPa，呈剛性狀態(tài)；當(dāng)溫度超過玻璃化溫度時，其剪切彈性模量只有40MPa，呈高彈態(tài)。在很小的外力下就可以變形，利用這一特性，可以在后固化過程中將SF6開關(guān)絕緣殼體上下殼的對合面放在一個有一定精度的平板上進(jìn)行定型，完成后固化后，以很低的降溫速度（≤5℃/h）對產(chǎn)品進(jìn)行隨爐冷卻，不但有利于保證絕緣殼體上、下殼對合面有較小的平面度誤差，而且產(chǎn)品各處的內(nèi)應(yīng)力也很低，不至于在以后發(fā)生變形或開裂現(xiàn)象。
　?經(jīng)過這樣處理并加以適當(dāng)?shù)倪x配，上、下殼之間的對合間隙≤0.25mm,這樣在上、下殼對鎖在一起時由于變形量極小，使得產(chǎn)品的變形內(nèi)應(yīng)力極小,保證了開關(guān)的安全使用，不會產(chǎn)生開裂漏氣現(xiàn)象。

二、SF6負(fù)荷開關(guān)泄漏率的質(zhì)量控制

　　SF6負(fù)荷開關(guān)漏氣率一直是各生產(chǎn)廠家和用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。國外產(chǎn)品充氣壓力為0.04MPa的負(fù)荷開關(guān)24小時密封試驗(yàn)，年泄漏率基本在0.05%／年左右，開關(guān)使用壽命30年。國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的SF6負(fù)荷開關(guān)充氣壓力0.045MPa，24小時密封試驗(yàn)?zāi)曷饴时容^高，都在1%~0.5%／年左右。

　 是什么原因使國內(nèi)、國外同類產(chǎn)品的年泄漏率相差如此懸殊？主要原因是國內(nèi)生產(chǎn)密封圈的材料和性能比國外生產(chǎn)的性能差，針對密封圈存在的問題北京龍源開關(guān)設(shè)備公司在生產(chǎn)中更改了密封圈的型狀和材料，將上下殼體之間和動配合與殼體之間使用的密封圈改為“□”型密封圈，將材質(zhì)改為軟木橡膠。為了保證橡膠圈的壽命，做了100℃×24小時的耐熱空氣的老化試驗(yàn)，硬度變化為+2度。伸長率變化16%，拉伸強(qiáng)度變化15%，還做了耐25#變壓器油試驗(yàn)100℃×24小時體積變化2.8%，重量變化—1.1%，硬度變化—3度，脆性溫度—45℃。

　 試驗(yàn)結(jié)果證明：該密封圈的性能可以滿足我們的要求。同時也把通氣閥和觀查窗所使用三元乙丙的密封圈改為了耐油性和耐高低溫性能好的丁睛橡膠。并且把合模線改到了非密封表面部位，從而使密封效果大大提高。

　 北京龍源開關(guān)設(shè)備公司采用“□”密封圈后對SF6開關(guān)的組裝工藝進(jìn)行修改，改變螺栓緊固順序；將螺栓的鎖緊力確定為22N/m；開關(guān)進(jìn)行100次“合—分”后作密封檢驗(yàn)。開關(guān)充氣壓力為0.045MPa放到密封罐內(nèi)24小時，放入前后兩次測得基數(shù)相等（差值為零）。這表明檢漏設(shè)備精度在10-7時不能測出數(shù)值，也就是說泄漏率基本為零，因此將24小時前后測得增長值規(guī)定為零。如果測得24小時前后有變化，則認(rèn)定此產(chǎn)品為不合格，在電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)中心（即中國電科院開關(guān)試驗(yàn)站），做型式試驗(yàn)中測得泄漏氣體濃度的增量ΔC=0.03μL/L，封閉罩容積Vm=2.46M3 ；? 試品體積V1=0.72 M3；開關(guān)內(nèi)充氣體積V=0.029 M3；間隔時間Δt =86400S； 絕對大氣壓P=0.1MPa；SF6開關(guān)充氣壓力Pr=0.045MPa；F=（ΔC× （Vm×V1）×P）/Δt? Fy=[（F×31.5×106）/（V×（Pr+P）） ×100 。經(jīng)過計算，相對年泄漏率Fy=0.045%／年,達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

　 三、回路電阻的質(zhì)量控制

　 國內(nèi)SF6負(fù)荷開關(guān)技術(shù)條件中，一般規(guī)定主回路電阻≤65μΩ，而國外同類產(chǎn)品≤42μΩ。為了縮小SF6開關(guān)的回路電阻值，達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，經(jīng)過分析后得出結(jié)論：影響回路電阻值存在原因之一是動靜觸頭之間的夾緊力的大小和一致性，因此經(jīng)過大量的試驗(yàn)，確定夾緊力為160N—190N之間，對影響觸頭夾緊力的碟型彈簧進(jìn)行了篩選，選擇了高質(zhì)量的碟型彈簧。原因之二是動靜觸頭的R13球面接觸要保證在整個球面的85%以上，方可保證開關(guān)主回路電阻值在40μΩ以下。以上兩項措施，保證了機(jī)械壽命試驗(yàn)前后主回路電阻值的變化在規(guī)定值之內(nèi)。測試結(jié)果見表（1），從而實(shí)現(xiàn)了主回路電阻≤42μΩ的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其溫升試驗(yàn)裕度很大，僅為規(guī)定值的50%左右見表（2）。從而使SF6開關(guān)在+50℃的環(huán)境中能可靠運(yùn)行。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表（1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 表（2）

四、電氣壽命的質(zhì)量控制

　　依據(jù)GB3804—90交流高壓負(fù)荷開關(guān)GB/T11022—1999高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共同技術(shù)要求，做了型式試驗(yàn)，成功的開斷有功負(fù)載630A，150次。

　　在SF6負(fù)荷開關(guān)的開斷和關(guān)合試驗(yàn)中，（按照要求進(jìn)行了方式1：“合——分”額定有功負(fù)載開斷電流630A，100次 ；方式2：“合——分”閉環(huán)開斷電流630A，10次；方式3：“合——分”5%額定有功負(fù)載開斷電流31.5A，20次；方式4：“合——分”額定電纜充電電流開斷10A，20次；方式5：關(guān)合額定短路關(guān)合電流50KA峰值，2次，接地開關(guān)關(guān)合額定短路關(guān)合電流50KA、峰值，2次）機(jī)械壽命：主回路5000次；接地回路2000次；轉(zhuǎn)移電流1700A。通過型式試驗(yàn)，說明我公司SF6負(fù)荷開關(guān)的裝配工藝和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是正確可行的。

　　北京龍源開關(guān)設(shè)備公司在成功的型式試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行了解剖分析，發(fā)現(xiàn)滅孤柵的材質(zhì)耐電孤高溫性能不是很理想，20KA、4S短時耐受電流過后滅孤柵有些變形。經(jīng)過對滅孤柵的原材料進(jìn)行了更新，選擇了可在高溫下正常工作的高性能絕緣材料聚酰亞胺。在通過的負(fù)荷開關(guān)柜型式試驗(yàn)中，證明聚酰亞胺材料大大提高了滅孤柵的性能，使SF6負(fù)荷開關(guān)在開斷和關(guān)合試驗(yàn)時非常順利的完成，且20KA、4S的短時耐受后未發(fā)現(xiàn)任何變形。

　 五、SF6開關(guān)水分含量控制

　　依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/11022-1999，高壓開關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件5.2要求和DL/T596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程要求，需要對SF6負(fù)荷開關(guān)實(shí)施了微量水分控制。首先要抓生產(chǎn)環(huán)境，二是工藝制度的保障，三是測量儀器的監(jiān)測，并且需要制定出開關(guān)元件烘烤時間、烘烤溫度和真空度要求，以及干燥劑的使用要求。同時也要制定烘烤—裝配—抽真空—充SF6氣體—檢測各環(huán)節(jié)衍接制度。為確保了SF6負(fù)荷開關(guān)的水份含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，最后還要用國家計量院標(biāo)定好的數(shù)字式精密露點(diǎn)儀進(jìn)行測試。

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