固封極柱用真空滅弧室的一些關(guān)注4點(diǎn)

1、 固封極柱用真空滅弧室固封極柱用真空滅弧室的一些特殊要求的一些特殊要求中國(guó)振華電子集團(tuán)宇光電工有限公司中國(guó)振華電子集團(tuán)宇光電工有限公司 固封極柱是什么？固封極柱是什么？ 通過(guò)通過(guò)APG環(huán)氧樹(shù)脂自動(dòng)壓力凝膠成環(huán)氧樹(shù)脂自動(dòng)壓力凝膠成型技術(shù)型技術(shù),采用環(huán)氧樹(shù)脂作為絕緣介質(zhì)采用環(huán)氧樹(shù)脂作為絕緣介質(zhì),利用利用環(huán)氧樹(shù)脂將真空滅弧室和上下出線端等環(huán)氧樹(shù)脂將真空滅弧室和上下出線端等載流元件全部密封成一體載流元件全部密封成一體,使真空滅弧室使真空滅弧室的絕緣狀態(tài)完全不受外界環(huán)境的影響的絕緣狀態(tài)完全不受外界環(huán)境的影響,提提高了耐環(huán)境性。高了耐環(huán)境性。 環(huán)氧樹(shù)脂既是一次部分的主絕緣環(huán)氧樹(shù)脂既是一次部分的主絕緣,又又

2、是它的機(jī)械支撐是它的機(jī)械支撐,其電場(chǎng)分布優(yōu)于各種形其電場(chǎng)分布優(yōu)于各種形狀的絕緣隔板結(jié)構(gòu)。狀的絕緣隔板結(jié)構(gòu)。 u固封極柱的優(yōu)點(diǎn)固封極柱的優(yōu)點(diǎn)u滅弧室被固體材料密封，不需做任何進(jìn)一步的處理固封極柱即可達(dá)到很高的絕滅弧室被固體材料密封，不需做任何進(jìn)一步的處理固封極柱即可達(dá)到很高的絕緣強(qiáng)度；緣強(qiáng)度；u外界環(huán)境對(duì)滅弧室的影響被排除到了最少外界環(huán)境對(duì)滅弧室的影響被排除到了最少 (機(jī)械碰撞，灰塵，濕度等機(jī)械碰撞，灰塵，濕度等) ；u適合各種氣候下使用；適合各種氣候下使用；u模塊化的結(jié)構(gòu)使極柱更緊湊更堅(jiān)固；模塊化的結(jié)構(gòu)使極柱更緊湊更堅(jiān)固；u可拆卸零件極少，增加了可靠性；可拆卸零件極少，增加了可靠性；u固封極柱

3、覆蓋了廣泛的使用要求終生免維護(hù)；固封極柱覆蓋了廣泛的使用要求終生免維護(hù)；u前景廣闊，是中壓斷路器的發(fā)展趨勢(shì)。前景廣闊，是中壓斷路器的發(fā)展趨勢(shì)。 l對(duì)真空滅弧室的同軸度的要求對(duì)真空滅弧室的同軸度的要求 l對(duì)真空滅弧室兩端封接蓋板強(qiáng)度的要求對(duì)真空滅弧室兩端封接蓋板強(qiáng)度的要求 l對(duì)真空滅弧室靜端導(dǎo)塊平面度要求：對(duì)真空滅弧室靜端導(dǎo)塊平面度要求： l對(duì)真空滅弧室絕緣設(shè)計(jì)的要求：對(duì)真空滅弧室絕緣設(shè)計(jì)的要求：l對(duì)真空滅弧室低接觸電阻的要求：對(duì)真空滅弧室低接觸電阻的要求：l對(duì)真空滅弧室防扭的要求：對(duì)真空滅弧室防扭的要求：l對(duì)真空滅弧室對(duì)投切電容器的要求：對(duì)真空滅弧室對(duì)投切電容器的要求： 固封極柱用真空滅弧室的

4、特殊要求固封極柱用真空滅弧室的特殊要求 一對(duì)真空滅弧室的同軸度的要求：一對(duì)真空滅弧室的同軸度的要求： 由于硅橡膠緩沖層的收縮率比環(huán)氧樹(shù)脂要大，若緩沖層厚度取值較厚如由于硅橡膠緩沖層的收縮率比環(huán)氧樹(shù)脂要大，若緩沖層厚度取值較厚如5mm,在在AGP成型溫度成型溫度110-120時(shí)，硅橡膠要占有一定的體積。當(dāng)冷卻到室溫，特別是低時(shí)，硅橡膠要占有一定的體積。當(dāng)冷卻到室溫，特別是低溫試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)硅橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂之間有間隙，使用時(shí)有擊穿隱患。溫試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)硅橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂之間有間隙，使用時(shí)有擊穿隱患。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅橡膠緩沖層厚度取試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)硅橡膠緩沖層厚度取3mm時(shí)，在低到時(shí)，在低到-40 時(shí)未出現(xiàn)有

5、間隙現(xiàn)象。時(shí)未出現(xiàn)有間隙現(xiàn)象。為了更加可靠，有的固封極柱制造廠家把緩沖層厚度取為了更加可靠，有的固封極柱制造廠家把緩沖層厚度取2mm，對(duì)于直徑大到，對(duì)于直徑大到130mm的的40.5kV的產(chǎn)品無(wú)疑是個(gè)高的要求。的產(chǎn)品無(wú)疑是個(gè)高的要求。 宇光真空滅弧室同軸度要求：宇光真空滅弧室同軸度要求： 24kV及其以下：不大于及其以下：不大于 2.0 40.5kV: 不大于不大于 2.5 （這個(gè)指標(biāo)有理解上的問(wèn)題，實(shí)際上宇光的同軸度指標(biāo)可能比其它制造廠高一倍）（這個(gè)指標(biāo)有理解上的問(wèn)題，實(shí)際上宇光的同軸度指標(biāo)可能比其它制造廠高一倍） 大量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)：大量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)：n 裝配誤差和零件公差累積誤差對(duì)同軸度的影響裝配

6、誤差和零件公差累積誤差對(duì)同軸度的影響 平均值不大于平均值不大于0.35mmn 陶瓷管殼本身不同軸或橢圓度較大，大直徑的瓷管同軸度超過(guò)陶瓷管殼本身不同軸或橢圓度較大，大直徑的瓷管同軸度超過(guò)2.5mm比例超過(guò)比例超過(guò)30% 可以看出，對(duì)真空滅弧室同軸度影響的最大因素可以看出，對(duì)真空滅弧室同軸度影響的最大因素-陶瓷管殼陶瓷管殼 我們?cè)谔沾晒軞ぱ心プ隽艘韵碌氖虑椋何覀冊(cè)谔沾晒軞ぱ心プ隽艘韵碌氖虑椋簂 采用陶瓷管殼側(cè)面定位方式，理論上來(lái)說(shuō)研磨后會(huì)把同軸度的誤差放大，最大誤采用陶瓷管殼側(cè)面定位方式，理論上來(lái)說(shuō)研磨后會(huì)把同軸度的誤差放大，最大誤差可達(dá)差可達(dá)2倍；倍； l 采用瓷管內(nèi)部定位方式，理論上來(lái)說(shuō)不放

7、大誤差；采用瓷管內(nèi)部定位方式，理論上來(lái)說(shuō)不放大誤差； 結(jié)果兩種定位方式研磨出的效果相差不多，也就是說(shuō)無(wú)論什么定位方式，在砂輪結(jié)果兩種定位方式研磨出的效果相差不多，也就是說(shuō)無(wú)論什么定位方式，在砂輪的壓力下，都是以陶瓷管殼底面平面定位，也就是說(shuō)陶瓷管殼是夾持不緊的。的壓力下，都是以陶瓷管殼底面平面定位，也就是說(shuō)陶瓷管殼是夾持不緊的。因此，解決陶瓷管殼同軸度的關(guān)鍵不在研磨而在陶瓷燒成工藝對(duì)變形度的控制。因此，解決陶瓷管殼同軸度的關(guān)鍵不在研磨而在陶瓷燒成工藝對(duì)變形度的控制。 我們?cè)跓晒に嚥扇〉拇胧何覀冊(cè)跓晒に嚥扇〉拇胧簄 陶瓷管殼的兩面都要加上一定厚度、形狀的蓋板，減少陶瓷陶瓷管殼的兩面都要加

8、上一定厚度、形狀的蓋板，減少陶瓷變形；變形；n下面墊板用疏松的氧化鋁粉減小陶瓷收縮時(shí)的摩擦阻力；下面墊板用疏松的氧化鋁粉減小陶瓷收縮時(shí)的摩擦阻力； 通過(guò)上述措施已經(jīng)做到：通過(guò)上述措施已經(jīng)做到： 瓷管直徑瓷管直徑130mm同軸度同軸度0.5mm， 而廣東大浦的相同尺寸陶瓷的同軸度控制而廣東大浦的相同尺寸陶瓷的同軸度控制2mm都很困難。都很困難。 二對(duì)真空滅弧室兩端端蓋的強(qiáng)度要求二對(duì)真空滅弧室兩端端蓋的強(qiáng)度要求 通常真空滅弧室的端蓋有1-1.5mm的厚度，這時(shí)既能夠滿足使用中的機(jī)械強(qiáng)度要求，又有一定的橈度便于應(yīng)力釋放和橫向操作應(yīng)力釋放。對(duì)于固封極柱用真空滅弧室，由于包封硅橡膠保持密封的可靠性，對(duì)滅

9、弧室端蓋要施加一定的壓力。而這個(gè)壓力通常是憑感覺(jué)施加的，壓力小了有漏膠的風(fēng)險(xiǎn)，壓力大了會(huì)使滅弧室端蓋產(chǎn)生變形。 FF 我們是這樣做的：我們是這樣做的：n端蓋厚度根據(jù)直徑不同取端蓋厚度根據(jù)直徑不同取 1.52.5mmn端蓋圓滑過(guò)渡端蓋圓滑過(guò)渡 R5 mmn端蓋與無(wú)氧銅過(guò)渡焊接區(qū)域厚度取端蓋與無(wú)氧銅過(guò)渡焊接區(qū)域厚度取0.6-0.8mm,長(zhǎng)度不低于長(zhǎng)度不低于5mmn無(wú)氧銅板厚度不低于無(wú)氧銅板厚度不低于0.8mm 能夠解決包膠時(shí)的蓋板變形問(wèn)題同時(shí)把封接應(yīng)力控制在許可的范圍能夠解決包膠時(shí)的蓋板變形問(wèn)題同時(shí)把封接應(yīng)力控制在許可的范圍 三三.對(duì)真空滅弧室靜端導(dǎo)塊平面度要求對(duì)真空滅弧室靜端導(dǎo)塊平面度要求 在環(huán)

10、氧樹(shù)脂注射壓力的驅(qū)使下，環(huán)氧樹(shù)脂容易浸入滅弧室導(dǎo)電塊與上出線之間引起回路電阻超標(biāo)的問(wèn)題，因此對(duì)導(dǎo)電塊平面度有比較高的要求。 滅弧室導(dǎo)電塊平面度的要求看起來(lái)簡(jiǎn)單，實(shí)際上帶來(lái)真空滅弧室生產(chǎn)及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變。通常的豎直放置由于碰撞、震動(dòng)的原因，不可避免導(dǎo)電塊產(chǎn)生一定程度的變形。這種變形是局部、邊緣的凹陷，即使這種變形量很小，也會(huì)引起滲膠。 我們是這樣做的：我們是這樣做的： n 從一次封排到成品包裝的全部轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，一律采用橫向放置方式；n 真空度測(cè)試，真空滅弧室也改為橫向放置，避免導(dǎo)電塊損傷； 通過(guò)一系列流程上的改進(jìn)，杜絕了滅弧室導(dǎo)電塊碰傷的環(huán)節(jié)，導(dǎo)電塊平面度出廠標(biāo)準(zhǔn) 0.05mm。從滅弧室環(huán)節(jié)防止?jié)B

11、膠現(xiàn)象的發(fā)生。 四四.對(duì)真空滅弧室絕緣設(shè)計(jì)的要求對(duì)真空滅弧室絕緣設(shè)計(jì)的要求 通常使用時(shí)真空滅弧室陶瓷外面是空氣，因此設(shè)計(jì)時(shí)只考慮真空滅弧室自身的絕緣，甚至在電場(chǎng)計(jì)算時(shí)陶瓷的因素不加考慮也能很好的滿足絕緣要求。固封極柱用真空滅弧室的外部，有陶瓷和硅橡膠界面，有硅橡膠和環(huán)氧樹(shù)脂界面。由于它們的介電常數(shù)都比較大，因此電荷存儲(chǔ)效應(yīng)明顯。如果電場(chǎng)分布不合理，會(huì)引起局部放電增大，嚴(yán)重時(shí)甚至引起滅弧室陶瓷電擊穿現(xiàn)象。 引起陶瓷電擊穿的原因有下面幾點(diǎn)：引起陶瓷電擊穿的原因有下面幾點(diǎn)：u 陶瓷外表面清潔不好或偶聯(lián)劑涂覆不完整引起的擊穿；陶瓷外表面清潔不好或偶聯(lián)劑涂覆不完整引起的擊穿；u 硅橡膠內(nèi)部氣泡引起的擊穿

12、；硅橡膠內(nèi)部氣泡引起的擊穿；u 熱脹冷縮引起的硅橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂剝離引起的擊穿；熱脹冷縮引起的硅橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂剝離引起的擊穿；u 屏蔽筒端口形狀對(duì)擊穿的影響；屏蔽筒端口形狀對(duì)擊穿的影響； 局放的大小除了與硅橡膠材料、環(huán)氧樹(shù)脂材料密切相關(guān)以外還與包膠注射工局放的大小除了與硅橡膠材料、環(huán)氧樹(shù)脂材料密切相關(guān)以外還與包膠注射工藝密切相關(guān)藝密切相關(guān) 。 我們發(fā)現(xiàn)：我們發(fā)現(xiàn)：u 屏蔽筒外翻邊；如果翻邊屏蔽筒外翻邊；如果翻邊R太大，離陶瓷太近，易引起太大，離陶瓷太近，易引起R處瓷管內(nèi)表面電處瓷管內(nèi)表面電場(chǎng)集中；場(chǎng)集中；u 內(nèi)翻邊：與觸頭座處內(nèi)部電場(chǎng)太強(qiáng)，雖然瓷管內(nèi)表面電場(chǎng)減弱了但是內(nèi)內(nèi)翻邊：與觸頭座處內(nèi)部電場(chǎng)

13、太強(qiáng)，雖然瓷管內(nèi)表面電場(chǎng)減弱了但是內(nèi)部電場(chǎng)電場(chǎng)增加許多，易產(chǎn)生內(nèi)部擊穿；部電場(chǎng)電場(chǎng)增加許多，易產(chǎn)生內(nèi)部擊穿；u 嵌套式：內(nèi)部擊穿頻繁，工藝控制難度大；嵌套式：內(nèi)部擊穿頻繁，工藝控制難度大； 我們以為：我們以為： 內(nèi)外電場(chǎng)兼顧考慮才是比較好的解決方案。我們依然采內(nèi)外電場(chǎng)兼顧考慮才是比較好的解決方案。我們依然采用外翻邊，保證滅弧室內(nèi)部不產(chǎn)生電場(chǎng)集中，形成比較高的用外翻邊，保證滅弧室內(nèi)部不產(chǎn)生電場(chǎng)集中，形成比較高的內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)。外翻邊內(nèi)部絕緣結(jié)構(gòu)。外翻邊R處盡可能地遠(yuǎn)離陶瓷內(nèi)表面，減少處盡可能地遠(yuǎn)離陶瓷內(nèi)表面，減少陶瓷內(nèi)表面的電場(chǎng)數(shù)值。當(dāng)實(shí)在距離太小而又不能再向內(nèi)部陶瓷內(nèi)表面的電場(chǎng)數(shù)值。當(dāng)實(shí)在距離太

14、小而又不能再向內(nèi)部靠攏時(shí)，適當(dāng)較小靠攏時(shí)，適當(dāng)較小R值以保持與陶瓷內(nèi)表面有足夠的距離。值以保持與陶瓷內(nèi)表面有足夠的距離。 五五.對(duì)真空滅弧室低接觸電阻的要求對(duì)真空滅弧室低接觸電阻的要求 由于固封極柱的散熱相對(duì)較差，因而提出從源頭上減少發(fā)熱的概念，低接由于固封極柱的散熱相對(duì)較差，因而提出從源頭上減少發(fā)熱的概念，低接觸電阻成為一種趨勢(shì)觸電阻成為一種趨勢(shì),在充氣柜甚至形成準(zhǔn)入的門檻。在充氣柜甚至形成準(zhǔn)入的門檻。 幾種結(jié)構(gòu)電阻比較幾種結(jié)構(gòu)電阻比較 兩種結(jié)構(gòu)電阻比較兩種結(jié)構(gòu)電阻比較 我們的做法：我們的做法：u采用采用CuCr25觸頭材料觸頭材料u適當(dāng)加厚觸頭座（線圈）的厚度適當(dāng)加厚觸頭座（線圈）的厚度u

15、采用厚底觸頭座減小座底電阻采用厚底觸頭座減小座底電阻 盡管目前沒(méi)有達(dá)到盡管目前沒(méi)有達(dá)到R觸頭的電阻值，還相差觸頭的電阻值，還相差1-2的數(shù)值。的數(shù)值。 TD-12/1250-31.5真空滅弧室已經(jīng)能夠做到真空滅弧室已經(jīng)能夠做到 不大于不大于 10的水平。的水平。 如果還要進(jìn)一步降低電阻值，在現(xiàn)有的觸頭材料下，可能只有采用如果還要進(jìn)一步降低電阻值，在現(xiàn)有的觸頭材料下，可能只有采用無(wú)線圈觸頭結(jié)構(gòu)。無(wú)線圈觸頭結(jié)構(gòu)。 六六.對(duì)真空滅弧室防扭的要求對(duì)真空滅弧室防扭的要求 通常真空滅弧室即使有防扭鍵槽，裝配時(shí)也要求用專通常真空滅弧室即使有防扭鍵槽，裝配時(shí)也要求用專用扳手卡住動(dòng)導(dǎo)電桿防止波紋管被扭壞?；瑒?dòng)連

16、接結(jié)構(gòu)的固用扳手卡住動(dòng)導(dǎo)電桿防止波紋管被扭壞?；瑒?dòng)連接結(jié)構(gòu)的固封極柱裝拉桿時(shí)，很多廠家沒(méi)有專用的夾具卡住滅弧室動(dòng)導(dǎo)封極柱裝拉桿時(shí)，很多廠家沒(méi)有專用的夾具卡住滅弧室動(dòng)導(dǎo)電桿，而是完全依靠滅弧室的防扭能力裝配拉桿，因此要求電桿，而是完全依靠滅弧室的防扭能力裝配拉桿，因此要求真空滅弧室能夠承受至少真空滅弧室能夠承受至少45Nm的扭力。的扭力。 為做到不低于為做到不低于45Nm的抗扭力，我們做了大量的試驗(yàn)。的抗扭力，我們做了大量的試驗(yàn)。u 聚四氟乙烯材料太軟，平均抗扭能力不會(huì)超過(guò)聚四氟乙烯材料太軟，平均抗扭能力不會(huì)超過(guò)40Nm，差的，差的時(shí)候只有時(shí)候只有33-35Nm左右。左右。u 聚酰胺耐溫好聚酰胺

17、耐溫好350 ，強(qiáng)度高，但價(jià)格太貴，不宜采用。，強(qiáng)度高，但價(jià)格太貴，不宜采用。u 聚苯脂耐溫好強(qiáng)度也高但易掉粉，也不宜采用，并且價(jià)格相聚苯脂耐溫好強(qiáng)度也高但易掉粉，也不宜采用，并且價(jià)格相對(duì)較貴。對(duì)較貴。u 尼龍加尼龍加30-40%玻纖強(qiáng)度高，耐溫也可達(dá)玻纖強(qiáng)度高，耐溫也可達(dá)190，可滿足包括，可滿足包括后處理約后處理約150固封的要求。固封的要求。u 目前我們找到了一種耐溫目前我們找到了一種耐溫250的高強(qiáng)度材料，能夠滿足的高強(qiáng)度材料，能夠滿足165-185固封的要求，價(jià)格比尼龍加玻纖稍貴。固封的要求，價(jià)格比尼龍加玻纖稍貴。 目前我們采用現(xiàn)有的導(dǎo)向套固定方式的抗扭力目前我們采用現(xiàn)有的導(dǎo)向套固定

18、方式的抗扭力能夠達(dá)到能夠達(dá)到60Nm。 滿足滿足45Nm抗扭力的要求是不成問(wèn)題的?？古ちΦ囊笫遣怀蓡?wèn)題的。 七七. 對(duì)真空滅弧室對(duì)投切電容器的要求對(duì)真空滅弧室對(duì)投切電容器的要求 投切電容器組重燃，目前是比較常見(jiàn)問(wèn)題。由于投切電容器重燃的出現(xiàn)完全是隨機(jī)的、沒(méi)有規(guī)律的，因而解決的難度較大。特別是40.5kV等級(jí)，重燃率一直比較高，這也是國(guó)內(nèi)的現(xiàn)狀。 重燃出現(xiàn)的時(shí)間區(qū)域：重燃出現(xiàn)的時(shí)間區(qū)域： 從幾從幾ms到到1s都會(huì)出現(xiàn)。但重燃大都出現(xiàn)在都會(huì)出現(xiàn)。但重燃大都出現(xiàn)在40200ms。我們認(rèn)為：我們認(rèn)為：l 10ms以內(nèi)的重燃與開(kāi)關(guān)特性有關(guān)以內(nèi)的重燃與開(kāi)關(guān)特性有關(guān)l 前幾次開(kāi)合與滅弧室制造工藝有關(guān)前幾次

19、開(kāi)合與滅弧室制造工藝有關(guān)l 其它與合閘涌流拉開(kāi)后產(chǎn)生的毛刺有關(guān)其它與合閘涌流拉開(kāi)后產(chǎn)生的毛刺有關(guān) 重燃產(chǎn)生的原因重燃產(chǎn)生的原因 投切電容器的合閘涌流大到投切電容器的合閘涌流大到12-15kA以及高頻電流的存以及高頻電流的存在，熔焊力相當(dāng)大。當(dāng)分閘熔焊點(diǎn)被拉開(kāi)后，拉出了許多毛在，熔焊力相當(dāng)大。當(dāng)分閘熔焊點(diǎn)被拉開(kāi)后，拉出了許多毛刺。由于分?jǐn)嚯娏鞑淮笾挥写?。由于分?jǐn)嚯娏鞑淮笾挥?00-630A，并且燃弧時(shí)間短，并且燃弧時(shí)間短，不可能把觸頭上所有的毛刺都燒掉。在分?jǐn)嗪笾绷麟妶?chǎng)長(zhǎng)時(shí)不可能把觸頭上所有的毛刺都燒掉。在分?jǐn)嗪笾绷麟妶?chǎng)長(zhǎng)時(shí)間的作用下發(fā)熱，一個(gè)或數(shù)個(gè)毛刺出現(xiàn)汽化而產(chǎn)生擊穿。間的作用下發(fā)熱，一個(gè)或數(shù)個(gè)毛刺出現(xiàn)汽化而產(chǎn)生擊穿。 對(duì)真空滅弧室老煉是否有用對(duì)真空滅弧室老煉是否有用? 答案是否定的。用電弧及電壓放電對(duì)觸頭表面進(jìn)行老煉，答案是否定的。用電弧及電壓放電對(duì)觸頭表面進(jìn)行老煉，是能夠消除觸頭表面的毛刺，消除重燃現(xiàn)象。但是滅