固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的固體絕緣件設計經驗淺談

王肇鋒北海銀河開關設備有限公司

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜的固體絕緣件設計經驗淺談

王肇鋒
北海銀河開關設備有限公司

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

固體絕緣；環(huán)網(wǎng)柜；絕緣件；設計

引言

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

1.固體絕緣件設計中真空滅弧室的安裝方式的選擇

固體絕緣件設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、真空滅弧室的質量問題會存在一定的報廢率。而直接包封主導電回路散熱性要差些，對材料的要求也高，在批量生產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。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使用多年比較成熟。在產品發(fā)熱時包裹在滅弧室外的硅橡膠緩沖的余地也大些。

2.固體絕緣件設計中玻璃化溫度的選擇

一般情況下玻璃化溫度越高產品越脆更容易開裂，若玻璃化溫度的選擇從產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，這將導致成本會大大增加。一個新產品如果價格方面比原來產品高出很多，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，產品已經使用很多年，因發(fā)熱而造成的事故很少，說明其選擇還是有其合理性。從開關的角度看，其本身也有個溫升控制的問題，主回路導電容量是否足夠?材質（電導率）、鍍層質量控制、裝配質量控制等，同時在開關結構設計上來控制和降低環(huán)境溫度。對材料指標的要求更應該綜合考慮，同時結合其它類似產品的使用經驗。

3.固體絕緣件出線套管的設計

在固體絕緣件出線套管的設計中，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）導體和模具的配合問題，在導體預處理時會發(fā)生變形；（2）產品成型后的開裂，因為在成型時導體是在高溫狀態(tài)，如果過程控制不好可能會出現(xiàn)冷卻后的產品開裂。同時，在設計匯總應對進出線套管后續(xù)安裝的會不會存在對安裝螺母的放電進行相關的考慮。

4.固體絕緣件導電件的設計和導電回路的連接

主回路導電件設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，對導體的尺寸、位置度控制要求也會降低，回路電阻調整也方便。在給出整個回路電阻控制要求的基礎上，最好能夠給出埋在樹脂里的導電部件回路電阻，這主要針對焊接導體，避免因焊接質量導致回路電阻大造成產品的報廢。通過對導體的形狀設計，降低對地（表面接地層）的電場強度，提高和樹脂的結合力，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計

表面接地層的處理有外部包封導電硅橡膠、表面涂覆導電膠（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，非常容易產生放電擊穿，也涉及到樹脂層厚度的設計問題。相對于其它屏蔽絕緣件，其結構差異很大，其它屏蔽絕緣件，其高壓端、接地端之間是同心圓電場結構，不管高壓端是屏蔽網(wǎng)還是圓形導體，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。

從技術要求看，接地層有兩個指標，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時就考慮到。在接地層處理過程產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計

多數(shù)方案的裝配設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，其本身安裝質量就要求高，如果安裝不方便很可能造成安裝質量問題造成擊穿。

結語

固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術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。隨著固體絕緣件設計的不斷完善，固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜技術將取得進一步的發(fā)展。

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