電力系統大通流能力固封極柱特點分析

袁偉恒

摘要：近年來，隨著固封技術的迅猛發展，固封極柱成為國內炙手可熱的市場熱點產品，然而由于導體回路固封的原因，大通流能力（額定電流在2500A以上）固封極柱的研發制造一直是各個廠家的技術難點，特別是額定電流4000A以上固封極柱的研發制造更是遇到了諸多技術難題。

關鍵詞：固封極柱；大通流能力；機械強度；溫升；散熱

中圖分類號：TM561 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）03-0147-02

1 大通流能力固封極柱的主要技術難點

通過分析，結合國內主流固封極柱生產廠家的一些經驗，大通流能力固封極柱的主要技術難點有：在運行過程中電動力較大，對固封極柱機械強度要求更高；由于額度電流較大，為了滿足相應的溫升要求，極柱本身的回路電阻必須更小，同時散熱性能要好；產品結構特別是運動部分較復雜，有一定設計難度，同時對工藝性要求也更高。

對于上述技術難點，一般從以下兩個方面予以

控制：

2 機械強度

2.1 環氧樹脂壁厚加厚

固封極柱需考慮產品在高、低溫承受操作沖擊、電動力的能力，在結構設計時，考慮固封極柱在低溫時能讓彈性緩沖層同環氧樹脂外殼一起收縮，高溫時能讓彈性緩沖層同環氧樹脂外殼一起膨脹，這樣固封極柱的內應力可大大減小，具有承受高低溫循環和操作沖擊的能力。因此，采用加緩沖層的結構，并讓動端面的緩沖層外露以實現上述自由膨脹和收縮的功能。綜合考慮環氧樹脂的抗拉強度、產品溫升后材料的強度下降、產品合閘沖擊力并結合國外同類產品的經驗，大電流固封極柱的環氧樹脂的壁厚一般定為10mm以上。

2.2 增加了靠背

由于大電流固封極柱在運行中電動力較大，在設計中若仍然采用小電流固封極柱與斷路器框架的連接方式（即通過4顆螺釘將斷路器框架與固封極柱底座連接在一起），在運行中可能會出現極柱體斷裂的情況，根據該情況，在大電流固封極柱體上加上靠背，提高了產品的機械強度。經過后期的使用證明，該結構提高了產品的機械強度及可靠性。

3 溫升方面

固封極柱產品由于采用了復合絕緣的方式，其最大難題就是如何克服散熱與體積減小之間的矛盾。由于失去了真空滅弧室與絕緣筒之間空氣對流的散熱方式，僅依靠熱傳導一種方式散熱，其溫升問題就是產品的關鍵所在。大電流固封極柱額定電流較大，上述矛盾會更加突出，主要從以下三方面解決了該難點：

3.1 使用接觸電阻較小的滅弧室，降低大電流固封極柱的回路電阻

選取接觸電阻較小的滅弧室，回路電阻控制在10μΩ左右，可滿足其溫升要求。

3.2 加大導電體間連接部位接觸面積，降低產品發熱量

固封極柱的上出線座與真空滅弧室靜導電桿導電面用4個M12內六角螺釘壓緊連接，這種采用螺釘緊固聯結的方式，有效保證了上出線座與滅弧室靜導電桿的有效連接，減少了接觸電阻。

綜合考慮真空滅弧室動導電桿的分、合閘運動特性及固封極柱的溫升問題，借鑒絕緣筒式大電流產品的設計經驗，在真空滅弧室動導電桿與固封極柱下出線座之間采用嵌入式布置的導電夾加軟連接搭連接方式進行連接：軟連接設計為4片；一端用螺釘壓緊在下出線座的內側導電面上，另一端用螺栓將其與導電夾壓緊在真空滅弧室動導電的導電圓周面上。設計時同時考慮盡量加大軟連接與導電夾以及導電夾與動導電桿圓周面及出線座的接觸面積，減少接觸電阻并有效減低發熱量。

3.3 使用散熱器

在極柱頂部加裝散熱器，這樣也相當于加大了極柱的散熱面積，更利于其散熱。測試結果證明，這種結構對解決大電流固封極柱溫升難點是非常有效的。

4 結語

由于大通流能力（額定電流在2500A以上）固封極柱的有效使用，在滿足電力系統結構布局的基礎上，大大提高了系統運行的穩定性，使電力管理部門、使用部門有效降低了維護難度和帶來了極大的經濟效益。