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大電流隔離開關(guān)的穿墻套管設(shè)計(jì)

(發(fā)布日期：2014-5-7 14:11:45) 來源：

穿墻式隔離開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是有利于形成母線室和開關(guān)室，而且母線直接從開關(guān)本體穿過，使母線最短，因此在大電流開關(guān)柜中也常見到一些應(yīng)用。穿墻套管是穿墻式隔離開關(guān)的主要部件，起著母線的作用和開關(guān)靜觸頭的作用，它的生產(chǎn)成本、電氣性能和可靠性對大電流隔離開關(guān)產(chǎn)品推廣應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用。由于大電流隔離開關(guān)的容量大，每相單組刀閘、雙組刀閘的額定電流分別達(dá)到3150A、6300A左右，額定短時耐受電流可達(dá)63kA/4s,峰值耐受電流可達(dá)158 kA，與非大電流隔離開關(guān)相比，在設(shè)計(jì)上需要重視更多的問題。筆者對12kV大電流隔離開關(guān)穿墻套管設(shè)計(jì)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(guān)的穿墻套管設(shè)計(jì)需要重視的問題

1.1由于大電流隔離開關(guān)需求量不大，因此大電流隔離開關(guān)的穿墻套管的產(chǎn)量也不大。穿墻套管生產(chǎn)量小會使生產(chǎn)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(guān)的峰值電動力相對很大，容易導(dǎo)致母排的固定處和套管安裝面處因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)或制造缺陷造成套管強(qiáng)度不足而破壞。

1.3由于額定電流太大，發(fā)熱量與電流的平方成正比，容易出現(xiàn)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(nèi)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(chǎn)品用料、工藝消耗用料和廢品損失。節(jié)約工藝消耗用料是沒有多少潛力可挖的，但通過合理的設(shè)計(jì)是可以減少模具投入、產(chǎn)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(chǎn)和使用。

減少產(chǎn)品用料是可以采用空心套管與母線組合的辦法來實(shí)現(xiàn)的。

減少廢品損失的直接思路是提高產(chǎn)品的合格率。措施是通過設(shè)計(jì)提高母線固定處和套管安裝面的連接強(qiáng)度。

采用組合式設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)母線與套管本體分期制造，一次性加大套管本體的生產(chǎn)量（包含適當(dāng)?shù)奶坠鼙倔w庫存量，而價(jià)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(chǎn)成本。

2.2提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度
提高套管安裝面的連接強(qiáng)度的思路是對比有無嵌件時的套管彎曲強(qiáng)度（有人認(rèn)為連接孔處設(shè)計(jì)金屬嵌件可以提高連接強(qiáng)度），以選擇連接孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

母線固定處設(shè)在套管兩端的口部，合理設(shè)計(jì)連接凸臺和連接件是提高強(qiáng)度的關(guān)鍵。

設(shè)計(jì)良好的結(jié)構(gòu)避免母線與套管受熱膨脹不一致產(chǎn)生附加應(yīng)力，也是提高強(qiáng)度的關(guān)鍵。

2.3解決散熱問題的思路是設(shè)計(jì)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(dǎo)磁材料，盡量減少渦流發(fā)熱，既有利于控制溫升又有利于減少熱變形對套管強(qiáng)度的影響。

2.4減少局部放電

減輕在安裝面處產(chǎn)生局部放電問題的思路是減少在安裝面附近套管材料內(nèi)部產(chǎn)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(guān)。
局部放電與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)有關(guān)。設(shè)計(jì)套管均勻且適當(dāng)?shù)谋诤窈捅诤襁^渡，使材料在凝固時容易流動補(bǔ)縮以減少內(nèi)部缺陷。在套管中段內(nèi)腔面設(shè)計(jì)與高壓互感器內(nèi)壁相同的高壓屏蔽層以及在套管中段材料內(nèi)部設(shè)計(jì)與充油套管內(nèi)相同的接地屏蔽的做法也可以研究應(yīng)用于本套管，以進(jìn)一步減少局放。

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