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高壓充氣柜是將高壓元件(如斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)、互感器及母線等等)密封在充有較低壓力SF6氣體的封閉殼體內(nèi)的一種金屬封閉開關(guān)設(shè)備。
1982年西門子公司率先開發(fā)出SF6絕緣斷路器柜。之后各大知名公司相繼推出自己的產(chǎn)品，如ABB的Safe系列、施耐德RM6系列及阿爾斯通的FB系列產(chǎn)品。從國外來看充氣柜發(fā)展相當(dāng)快，制造廠家相當(dāng)多，而且應(yīng)用比較廣泛，已有相當(dāng)多的產(chǎn)品進(jìn)人國內(nèi)。而我國在充氣柜行業(yè)發(fā)展較晚，據(jù)我國高壓開關(guān)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，我國2001年的充氣柜產(chǎn)量為零,從2002年開始起步，2002年有兩制造廠家設(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品進(jìn)行了產(chǎn)品的型式試驗(yàn)。與一般的空氣絕緣柜相比，高壓充氣柜柜體尺寸較小，運(yùn)行不受外界環(huán)境(如凝露、污穢、小動物及化學(xué)物質(zhì)等等)的影響，采用免維護(hù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，安全方便，可靠性高。在加工制造方面，高壓充氣柜相比一般的空氣絕緣柜具有更高的技術(shù)含量。
1高壓充氣柜的設(shè)計(jì)
1.1外殼設(shè)計(jì)要求
外殼需按中華人民共和國國家勞動總局1981年頒發(fā)的《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和按設(shè)備投產(chǎn)后不能復(fù)查的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造，以確保材料、結(jié)構(gòu)、焊接工藝及檢驗(yàn)等的安全可靠性。
因高壓充氣柜要承受很大的壓力，特別是在抽真空的時(shí)候，如果處理不好變形的問題，很可能導(dǎo)致內(nèi)部零件的損壞，密封處也可能漏氣。外殼的設(shè)計(jì)壓力，至少等于內(nèi)部故障時(shí)氣體釋放前的壓力。殼體材料一般有兩種:一種為鋁筒式，另一為鋼板式。如西門子公司的8DA10/8DB10型為鋁筒式，8DC11型為鋼板式。對外殼和部件強(qiáng)度，無論是否通過計(jì)算確定，均應(yīng)進(jìn)行規(guī)定的試驗(yàn)。為防止殼體的變形，可對殼體薄弱地方用加強(qiáng)肋;在抽真空時(shí)采用等壓抽真空的方法，保證其殼體內(nèi)外較小的壓力差，從而保證殼體的不變形。
1.2氣室的設(shè)計(jì)
氣室的個(gè)數(shù)決定著充氣柜元件的布置方式。在設(shè)計(jì)氣室時(shí)，氣室的個(gè)數(shù)要根據(jù)充氣柜需要實(shí)現(xiàn)的功能來確定。對于一個(gè)氣室來說，結(jié)構(gòu)簡單，制造加工方便;但一個(gè)充氣室內(nèi)部元器件多，容易互相影響，從而影響可靠性。另外因-一個(gè)氣室殼體承受壓力的面積較大，殼體需要具有更大的承壓能力。而對于兩個(gè)氣室或多個(gè)氣室來說，因各個(gè)氣室完全獨(dú)立，可免除多元件的相互影響，安全性更高;單個(gè)氣室的承受壓力相對減小，但結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，制造加工難度增加，成本也相對加大。
1.3焊接要求
殼體的焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，可采用激光焊或氬弧焊。對焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，要進(jìn)行無損探傷檢查。關(guān)鍵部位焊縫以及兩種材料拼焊的焊縫需全部進(jìn)行探傷，其他應(yīng)探焊縫長度不少于其對接焊縫總長度的20%。
1.4密封要求
高壓充氣柜的年漏氣率要求小于0.5%。漏氣率一直是各生產(chǎn)廠家和用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，一般高壓充氣柜的SF6充氣壓力都比較低，當(dāng)殼體SF6氣體壓力下降到殼體內(nèi)外壓力相等時(shí)，似乎氣體不存在泄露。但從滲透角度考慮，殼體內(nèi)SF6氣體濃度顯然高于殼體外，SF6氣體仍向外滲出;反之殼體外空氣濃度高于柜內(nèi)，空氣又將滲入柜內(nèi)。時(shí)間一長，雖然殼體內(nèi)外壓力相等，但殼體內(nèi)氣體成分發(fā)生了變化，SF6氣體濃度減少，絕緣性能下降。從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。高壓充氣柜一般采用焊接密封、密封圈密封和波紋管密封。因考慮到密封圈的壓縮量、壽命、老化及可靠性方面的因素，應(yīng)盡量少采用密封圈密封的方式。在采用焊接密封時(shí)，為保證焊縫的氣密性，至少要用氬弧焊或激光焊接設(shè)備進(jìn)行焊接。
SF6氣體檢漏一般有兩種方法:一是定性檢漏即查漏點(diǎn);二是定量檢漏，在密封24h后檢測殼體內(nèi)氣體濃度來推算年漏氣率。此外還要考慮環(huán)境對密封性能的影響，如高溫或低溫條件下密封性能是否滿足要求。
1.5壓力釋放裝置
SF充氣柜要求裝設(shè)壓力釋放裝置。壓力釋放裝置的兩種形式:一種是以開啟壓力和閉合壓力表示其特征的壓力釋放閥;另一種是不能再閉合的壓力釋放裝置，如防爆片。在外殼和壓縮氣體源固定連接時(shí)，如不能依靠所使用的壓力調(diào)節(jié)裝置來防止過壓力，應(yīng)裝設(shè)足夠尺寸的壓力釋放閥，以防止外殼內(nèi)壓力超過設(shè)計(jì)壓力的110%。當(dāng)外殼和氣源不是固定連接時(shí)，應(yīng)在充氣管路上裝設(shè)壓力釋放閥，以防外殼充氣時(shí)氣壓超過設(shè)計(jì)壓力的110%。此閥亦可裝在外殼本體上，一旦壓力釋放閥動作，在壓力降低到設(shè)計(jì)壓力的75%以前應(yīng)重新關(guān)閉。應(yīng)盡量使用具有溫度補(bǔ)償?shù)膲毫τ?jì)，否則要考慮到壓力與溫度的關(guān)系。在采用防爆片來釋放壓力時(shí)，與外殼設(shè)計(jì)壓力的配合還應(yīng)考慮防止偶然爆破的可能性。
1.6接地要求
外殼應(yīng)能接地。凡不屬于主回路或輔助回路的預(yù)定要接地的所有金屬部分都應(yīng)接地。外殼、框架等件的相互電氣連接應(yīng)采用緊固連接(如螺栓連接或焊接)，以保證電氣上連通。為了保證維修工作的安全，在外殼打開以后的維修期間，應(yīng)能將主回路連接到接地極。
1.7組合與擴(kuò)展
高壓充氣柜應(yīng)具有組合與擴(kuò)展的功能。因一次接線多種多樣，所以高壓充氣柜應(yīng)能通過簡單的插件式連接方式進(jìn)行多樣的組合與擴(kuò)展。在進(jìn)出線方式上，高壓充氣柜在每相上應(yīng)具有插接一根以上電纜的方式或連接絕緣母線的方式。
2結(jié)束語
高壓充氣柜已是開關(guān)柜發(fā)展的一大趨勢。與一般的空氣絕緣柜相比，高壓充氣柜雖然有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，但在設(shè)計(jì)及加工制造方面也更復(fù)雜、更困難。本文只是對高壓充氣柜殼體的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了一些簡單地闡述。
