固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的固體絕緣件設(shè)計經(jīng)驗淺談

王肇鋒北海銀河開關(guān)設(shè)備有限公司

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的固體絕緣件設(shè)計經(jīng)驗淺談

王肇鋒
北海銀河開關(guān)設(shè)備有限公司

近年來，隨著固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)的運用越來越廣泛，固體絕緣柜的固體絕緣件也受到越來越多商家的關(guān)注，固體絕緣件的設(shè)計直接影響這固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的安全運行。因此，本文從實際應(yīng)用中固體絕緣件的入手，對當(dāng)前固體絕緣件的設(shè)計進行了簡單的探討。

固體絕緣；環(huán)網(wǎng)柜；絕緣件；設(shè)計

引言

目前，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)發(fā)展迅猛，不同的廠家在固體絕緣件的設(shè)計上都有著不同的設(shè)計方案。由于固體絕緣件是固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)的核心，就目前的固體絕緣件設(shè)計方案都存在相同的問題，那就是的絕緣件的設(shè)計成本在總成本中占了相當(dāng)大的比例。對于固體絕緣產(chǎn)品的競爭而言，首先要確保質(zhì)量過硬，在保證質(zhì)量的前提下回落到價格的競爭。因此，如何在最初設(shè)計時就控制好設(shè)計成本？這是值得我們關(guān)注的重要問題之一。本文以實際接觸到的固體絕緣件產(chǎn)品為依據(jù)，對固體絕緣件設(shè)計的幾個方面進行了探討和研究。

1.固體絕緣件設(shè)計中真空滅弧室的安裝方式的選擇

固體絕緣件設(shè)計中真空滅弧室的安裝最主要的問題是采用直接固封還是后續(xù)安裝灌封?若真空滅弧室采用直接固封，由于APG工藝、真空滅弧室的質(zhì)量問題會存在一定的報廢率。而直接包封主導(dǎo)電回路散熱性要差些，對材料的要求也高，在批量生產(chǎn)時由于不同客戶會選擇不同廠家的真空滅弧室，不利于批量生產(chǎn)。若真空滅弧室采用后續(xù)安裝灌封，其外絕緣也能保證，真空滅弧室的成本也要低些不需要采用固封極柱專用滅弧室，灌封時滅弧室可以不包緩沖層，用表面處理方式即可，這個工藝在戶外真空斷路器已經(jīng)使用多年比較成熟。在產(chǎn)品發(fā)熱時包裹在滅弧室外的硅橡膠緩沖的余地也大些。

2.固體絕緣件設(shè)計中玻璃化溫度的選擇

一般情況下玻璃化溫度越高產(chǎn)品越脆更容易開裂，若玻璃化溫度的選擇從產(chǎn)品的耐熱性方面進行考慮，僅有少部分的材料能做到玻璃化溫度很高同時抗開裂性很好，而能夠做到兩者兼顧的材料價格又非常高，這將導(dǎo)致成本會大大增加。一個新產(chǎn)品如果價格方面比原來產(chǎn)品高出很多，客戶的接受程度會大大降低。因此，玻璃化溫度的選擇可以參照SF6充氣柜絕緣件的，如SF6殼體等，其上下觸頭也埋在樹脂里。其選用的材料玻璃化溫度一般也就100°左右，產(chǎn)品已經(jīng)使用很多年，因發(fā)熱而造成的事故很少，說明其選擇還是有其合理性。從開關(guān)的角度看，其本身也有個溫升控制的問題，主回路導(dǎo)電容量是否足夠?材質(zhì)（電導(dǎo)率）、鍍層質(zhì)量控制、裝配質(zhì)量控制等，同時在開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計上來控制和降低環(huán)境溫度。對材料指標(biāo)的要求更應(yīng)該綜合考慮，同時結(jié)合其它類似產(chǎn)品的使用經(jīng)驗。

3.固體絕緣件出線套管的設(shè)計

在固體絕緣件出線套管的設(shè)計中，進線套管一般采用直通式的，出線套管有些采用彎曲式的。采用彎曲式的套管制造難度較大，其中最主要的難點有：（1）導(dǎo)體和模具的配合問題，在導(dǎo)體預(yù)處理時會發(fā)生變形；（2）產(chǎn)品成型后的開裂，因為在成型時導(dǎo)體是在高溫狀態(tài)，如果過程控制不好可能會出現(xiàn)冷卻后的產(chǎn)品開裂。同時，在設(shè)計匯總應(yīng)對進出線套管后續(xù)安裝的會不會存在對安裝螺母的放電進行相關(guān)的考慮。

4.固體絕緣件導(dǎo)電件的設(shè)計和導(dǎo)電回路的連接

主回路導(dǎo)電件設(shè)計時在滿足容量要求的前提下要盡量做到圓滑過渡，能圓不方。連接部分采用焊接方式應(yīng)盡量避免螺栓連接，以減少尖端放電、避免開裂；動連接部分宜采用刀閘式連接，刀閘式連接比插接式連接成本可以降低，對導(dǎo)體的尺寸、位置度控制要求也會降低，回路電阻調(diào)整也方便。在給出整個回路電阻控制要求的基礎(chǔ)上，最好能夠給出埋在樹脂里的導(dǎo)電部件回路電阻，這主要針對焊接導(dǎo)體，避免因焊接質(zhì)量導(dǎo)致回路電阻大造成產(chǎn)品的報廢。通過對導(dǎo)體的形狀設(shè)計，降低對地（表面接地層）的電場強度，提高和樹脂的結(jié)合力，也同時提高整個絕緣件的強度。

5.固體絕緣件表面接地層的設(shè)計

表面接地層的處理有外部包封導(dǎo)電硅橡膠、表面涂覆導(dǎo)電膠（或漆）、表面金屬噴涂幾種。表面接地層不管采用哪種方式，其核心在于控制局部放電。如果局放不控制，會起到反作用，非常容易產(chǎn)生放電擊穿，也涉及到樹脂層厚度的設(shè)計問題。相對于其它屏蔽絕緣件，其結(jié)構(gòu)差異很大，其它屏蔽絕緣件，其高壓端、接地端之間是同心圓電場結(jié)構(gòu)，不管高壓端是屏蔽網(wǎng)還是圓形導(dǎo)體，但在固體絕緣中，高壓端部分是圓形、部分是平面，對地端是平面，需要對這兩者的差異性會帶來什么區(qū)別進行考慮。

從技術(shù)要求看，接地層有兩個指標(biāo)，一是接地層的連續(xù)性，二是局部放電量。在運輸、安裝過程中，尤其是現(xiàn)場安裝時，萬一出現(xiàn)碰傷、剝離，其端部就會產(chǎn)生局部放電，這對后續(xù)控制保護提出了新問題。從散熱的角度看采用金屬噴鍍的效果最好，金屬散熱性好，對以熱循環(huán)為首的各種老化具有很強的穩(wěn)定作用。接地層的保護問題必須在絕緣件生產(chǎn)時就考慮到。在接地層處理過程產(chǎn)品的保護也是一個方面。

6.固體絕緣件本體和套管的裝配設(shè)計

多數(shù)方案的裝配設(shè)計是將本體和進出線套管分開的，包括熔斷器絕緣筒和套管的連接，其安裝時是硬接觸。尺寸控制是一方面，裝配過程控制也很重要。如果存在接觸間隙、裝配時帶入灰塵、環(huán)境凝露水分進入等，可能發(fā)生對安裝螺母的閃絡(luò)放電。同時，環(huán)網(wǎng)柜柜體尺寸都比較緊湊，其布局要考慮到進、出線絕緣、電纜等的安裝方便性，尤其是電纜頭安裝，其本身安裝質(zhì)量就要求高，如果安裝不方便很可能造成安裝質(zhì)量問題造成擊穿。

結(jié)語

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)具有較大的市場空間，對其最為核心的固體絕緣件進行研究具廣闊的前景。隨著固體絕緣件設(shè)計的不斷完善，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術(shù)將取得進一步的發(fā)展。

[1]劉桂華,李水勝,董淑春,劉松,謝辰璐,王振良.固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析[J].高壓電器,2016,（08）：136-140.

[2]張爾劍.淺談固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的發(fā)展?fàn)顩r及關(guān)鍵技術(shù)[J].信息系統(tǒng)工程,2015,（06）：65-66+68.

[3]崔海.淺談固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用與發(fā)展[A].中國電機工程學(xué)會、重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會.中國電機工程學(xué)會第十三屆青年學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C].中國電機工程學(xué)會、重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會,2014：1.