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大電流隔離開關的穿墻套管設計

(發布日期：2014-5-7 14:11:45) 來源：

穿墻式隔離開關的優點是有利于形成母線室和開關室，而且母線直接從開關本體穿過，使母線最短，因此在大電流開關柜中也常見到一些應用。穿墻套管是穿墻式隔離開關的主要部件，起著母線的作用和開關靜觸頭的作用，它的生產成本、電氣性能和可靠性對大電流隔離開關產品推廣應用起著至關重要的作用。由于大電流隔離開關的容量大，每相單組刀閘、雙組刀閘的額定電流分別達到3150A、6300A左右，額定短時耐受電流可達63kA/4s,峰值耐受電流可達158 kA，與非大電流隔離開關相比，在設計上需要重視更多的問題。筆者對12kV大電流隔離開關穿墻套管設計做了一些嘗試，對此做一介紹以供同仁參考。

1、大電流隔離開關的穿墻套管設計需要重視的問題

1.1由于大電流隔離開關需求量不大，因此大電流隔離開關的穿墻套管的產量也不大。穿墻套管生產量小會使生產成本高。如何降低穿墻套管成本？

1.2由于電動力與兩相電流之積成正比，因此在同等相距的情況下大電流隔離開關的峰值電動力相對很大，容易導致母排的固定處和套管安裝面處因結構設計不當或制造缺陷造成套管強度不足而破壞。

1.3由于額定電流太大，發熱量與電流的平方成正比，容易出現溫升過高的問題

1.4在安裝面處由于有安裝鋼板的存在，安裝鋼板是接地的，如果在安裝鋼板與母線之間的穿墻套管材料內存在氣孔、縮松、裂紋等缺陷，必然會使局部放電問題更加顯著。

2、
分析并找出解決問題的思路

2.1降低成本
穿墻套管的成本主要為模具投入成本、產品用料、工藝消耗用料和廢品損失。節約工藝消耗用料是沒有多少潛力可挖的，但通過合理的設計是可以減少模具投入、產品用料和廢品損失的。

減少模具投入的有效思路是利用已有的套管模具來改制，同時要求不影響原套管的生產和使用。

減少產品用料是可以采用空心套管與母線組合的辦法來實現的。

減少廢品損失的直接思路是提高產品的合格率。措施是通過設計提高母線固定處和套管安裝面的連接強度。

采用組合式設計，可以實現母線與套管本體分期制造，一次性加大套管本體的生產量（包含適當的套管本體庫存量，而價值較高的紫銅母線待有訂單時才制造，這樣可以避免銅排的先期投入而且并不影響交貨期），有利于降低套管的生產成本。

2.2提高結構強度
提高套管安裝面的連接強度的思路是對比有無嵌件時的套管彎曲強度（有人認為連接孔處設計金屬嵌件可以提高連接強度），以選擇連接孔的結構設計方案。

母線固定處設在套管兩端的口部，合理設計連接凸臺和連接件是提高強度的關鍵。

設計良好的結構避免母線與套管受熱膨脹不一致產生附加應力，也是提高強度的關鍵。

2.3解決散熱問題的思路是設計具有散熱通道的套管和母線。穿墻套管的安裝座板材料選擇不導磁材料，盡量減少渦流發熱，既有利于控制溫升又有利于減少熱變形對套管強度的影響。

2.4減少局部放電

減輕在安裝面處產生局部放電問題的思路是減少在安裝面附近套管材料內部產生氣孔、縮松、裂紋、夾雜等缺陷。

局部放電從套管制造工藝的角度與配方、配料、攪拌、抽真空、注射壓力等因素有關。
局部放電與產品設計、模具設計有關。設計套管均勻且適當的壁厚和壁厚過渡，使材料在凝固時容易流動補縮以減少內部缺陷。在套管中段內腔面設計與高壓互感器內壁相同的高壓屏蔽層以及在套管中段材料內部設計與充油套管內相同的接地屏蔽的做法也可以研究應用于本套管，以進一步減少局放。

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