由于10kVSF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)柜具有安全、易安裝、維修少、體積小、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，深得廣大用戶(hù)的青睞。國(guó)內(nèi)采用10kV負(fù)荷開(kāi)關(guān)以來(lái)，以abb公司的sfg開(kāi)關(guān)和施耐德公司的sm6 rm6兩大品牌產(chǎn)品占據(jù)了國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)，隨著國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)商對(duì)10kVSF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)制造技術(shù)的逐步掌握，國(guó)產(chǎn)10kVSF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)的使用數(shù)量與日俱增，目前國(guó)內(nèi)已有十幾家生產(chǎn)廠(chǎng)商在生產(chǎn)不同型號(hào)的sf6負(fù)荷開(kāi)關(guān)。 現(xiàn)將我公司近二年對(duì)10kVSF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量控制的技術(shù)措施淺談如下，以期在生產(chǎn)SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)的過(guò)程中向兄弟單位相互學(xué)習(xí)借鑒。
一、環(huán)氧樹(shù)脂絕緣殼體 環(huán)氧樹(shù)脂由于其良好的機(jī)械、絕緣、耐老化及制造工藝性能，已成為當(dāng)今制造絕緣件的，而壓力凝膠工藝由于充分發(fā)揮了環(huán)氧樹(shù)脂的各項(xiàng)性能優(yōu)勢(shì)，當(dāng)今、國(guó)內(nèi)各種品牌SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)絕緣殼體無(wú)不由環(huán)氧樹(shù)脂采用壓力凝膠工藝制成。其工藝流程如下圖：
由于開(kāi)關(guān)殼體同時(shí)承擔(dān)了絕緣、氣密、機(jī)械支撐的功能，使得它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、機(jī)械性能及精度要求都很高，無(wú)疑對(duì)材料選用、制造工藝過(guò)程均提出了嚴(yán)格的要求。
1．材料選用
（1） 環(huán)氧樹(shù)脂： 基礎(chǔ)型的環(huán)氧樹(shù)脂（即大型樹(shù)脂廠(chǎng)生產(chǎn)的年產(chǎn)量數(shù)千噸的環(huán)氧樹(shù)脂）及固化劑不能直接用于生產(chǎn)絕緣件，特別是SF6開(kāi)關(guān)絕緣殼體所用的環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑更是需要經(jīng)過(guò)的改性處理以提高其機(jī)械強(qiáng)度、韌性及改善其耐冷熱沖擊性能及加工工藝性能。不同廠(chǎng)家的改性技術(shù)各有千秋，所以適合不同工作重點(diǎn)的產(chǎn)品要求，而對(duì)于SF6開(kāi)關(guān)絕緣殼體由于它本身是一個(gè)支撐件，在開(kāi)關(guān)分、合過(guò)程中受到一定的沖擊力，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的強(qiáng)度提出了較高的要求；開(kāi)關(guān)殼體里要充裝sf6氣體并保證低的泄漏率，就對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)嵌件的粘結(jié)性提出了較高的要求；近年來(lái)，SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)在生產(chǎn)或工作中曾發(fā)生過(guò)殼體開(kāi)裂事故，經(jīng)測(cè)試，開(kāi)裂殼體所用材料的拉伸強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度并不低，而代表材料韌性的沖擊強(qiáng)度卻較低?？梢?jiàn)SF6開(kāi)關(guān)絕緣殼體的沖擊強(qiáng)度又是各項(xiàng)性能指標(biāo)中的重中之重。經(jīng)我們反復(fù)篩選，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的he2082-hh2082材料特別適合生產(chǎn)sf6開(kāi)關(guān)絕緣殼體，該體系玻璃化溫度實(shí)測(cè)104℃，滿(mǎn)足某知名品牌要求的100℃～110℃，而且沖擊強(qiáng)度達(dá)15kj/m2,超過(guò)一般配方體系50%，具有佳的韌性，同時(shí)由于其粘結(jié)性佳，生產(chǎn)的開(kāi)關(guān)殼體有低的漏氣率。
（2）硅微粉： 環(huán)氧樹(shù)脂中加入硅微粉可以提高固化物的耐熱性、硬度及尺寸穩(wěn)定性，并降低了生產(chǎn)成本。硅微粉由于礦源及生產(chǎn)工藝的不同，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂固化物的各項(xiàng)性能均有很大的影響。在生產(chǎn)一般產(chǎn)品時(shí)往往把混合料粘度或硅微粉的可加入量當(dāng)成衡量硅微粉質(zhì)量的主要指標(biāo)。但作為生產(chǎn)重要絕緣件的配方體系，把固化物高性能作為衡量硅微粉質(zhì)量的指標(biāo)。加入高質(zhì)量的硅微粉加入環(huán)氧樹(shù)脂后粘度較高，使得可加入量偏低，經(jīng)分析是硅微粉中針狀顆粒含量較高造成，而這恰恰提高了環(huán)氧樹(shù)脂的機(jī)械強(qiáng)度。
（3）染色劑： 用于環(huán)氧樹(shù)脂的染色劑無(wú)外乎有機(jī)染色劑及無(wú)機(jī)染色劑兩大類(lèi)，有機(jī)染色劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂加固化物電氣絕緣性能無(wú)明顯影響；而無(wú)機(jī)染色劑多是以氧化鐵為主的金屬氧化物，加入環(huán)氧樹(shù)脂后會(huì)加大固化物的介電損耗，所以為了保證產(chǎn)品的電氣絕緣性能，配方體系中盡量不要加入無(wú)機(jī)染色劑。 為了保證電氣絕緣性能，電工級(jí)硅微粉的fe203含量的技術(shù)指標(biāo)要求為≤0.01%,而在配方體系中按環(huán)氧樹(shù)脂比加入1.5%的氧化鐵紅色粉相當(dāng)于使硅微粉的fe203含提高至0.5%,達(dá)到基礎(chǔ)含量50倍，可以想象對(duì)電氣絕緣性能影響的程度。
2. 嵌件預(yù)處理
為了保證環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)嵌件的良好粘結(jié),對(duì)嵌件良好的預(yù)處理也是至關(guān)重要的。嵌件的預(yù)處理包括噴砂、清洗油污及灰塵,精確預(yù)熱至與模具溫度一致并注意不能氧化過(guò)度,以免強(qiáng)度低的氧化銅影響環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)嵌件的粘結(jié)強(qiáng)度.并保證嵌件在周轉(zhuǎn)過(guò)程中不能被二次污染。環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)嵌件良好的粘結(jié)不但保證了低的漏氣率，同時(shí)也使得產(chǎn)品有低的局部放電。放電量在15kv時(shí)，測(cè)得僅為5pc。
3. 后固化、定型、冷卻
環(huán)氧樹(shù)脂在常溫下的彈性模量很高，如剪切彈性模具達(dá)到4000mpa，呈剛性狀態(tài)；當(dāng)溫度超過(guò)玻璃化溫度時(shí)，其剪切彈性模量只有40mpa，呈高彈態(tài)。在很小的外力下就可以變形，利用這一特性，可以在后固化過(guò)程中將sf6開(kāi)關(guān)絕緣殼體上下殼的對(duì)合面放在一個(gè)有一定精度的平板上進(jìn)行定型，完成后固化后，以很低的降溫速度（≤5℃/h）對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行隨爐冷卻，不但有利于保證絕緣殼體上、下殼對(duì)合面有較小的平面度誤差，而且產(chǎn)品各處的內(nèi)應(yīng)力也很低，不至于在以后發(fā)生變形或開(kāi)裂現(xiàn)象。 經(jīng)過(guò)這樣處理并加以適當(dāng)?shù)倪x配，上、下殼之間的對(duì)合間隙≤0.25mm,這樣在上、下殼對(duì)鎖在一起時(shí)由于變形量小，使得產(chǎn)品的變形內(nèi)應(yīng)力小,保證了開(kāi)關(guān)的安全使用，不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂漏氣現(xiàn)象。
二、SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)泄漏率的質(zhì)量控制
SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)漏氣率一直是各生產(chǎn)廠(chǎng)家和用戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)外產(chǎn)品充氣壓力為0.04mpa的負(fù)荷開(kāi)關(guān)24小時(shí)密封試驗(yàn)，年泄漏率基本在0.05%／年左右，開(kāi)關(guān)使用壽命30年。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的sf6負(fù)荷開(kāi)關(guān)充氣壓力0.045mpa，24小時(shí)密封試驗(yàn)?zāi)曷饴时容^高，都在1~0.5%／年左右。
是什么原因使國(guó)內(nèi)、國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的年泄漏率相差如此懸殊？我們分析后認(rèn)為：主要原因是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)密封圈的材料和性能比國(guó)外生產(chǎn)的性能差，針對(duì)密封圈存在的問(wèn)題我們多次請(qǐng)教密封專(zhuān)家，更改了密封圈的型狀和材料。我們使用密封技術(shù)研究所的技術(shù)。將上下殼體之間和動(dòng)配合與殼體之間使用的密封圈改為“□”型密封圈，將材質(zhì)改為軟木橡膠。為了保證橡膠圈的壽命，做了100℃×24小時(shí)的耐熱空氣的老化試驗(yàn)，硬度變化為+2度。伸長(zhǎng)率變化16%，拉伸強(qiáng)度變化15%，還做了耐25#變壓器油試驗(yàn)100℃×24小時(shí)體積變化2.8%，重量變化—1.1%，硬度變化—3度，脆性溫度—45℃。 試驗(yàn)結(jié)果證明：該密封圈的性能可以滿(mǎn)足我們的要求。同時(shí)也把通氣閥和觀(guān)查窗所使用三元乙丙的密封圈改為了耐油性和耐高低溫、性能好的丁睛橡膠。并且把合模線(xiàn)改到了非密封表面部位，從而使密封效果大大提高。 我們采用“□”密封圈后對(duì)sf6開(kāi)關(guān)的組裝工藝進(jìn)行修改，改變螺栓緊固順序：將螺栓的鎖緊力由原來(lái)的30n/m降至22n/m，并把開(kāi)關(guān)進(jìn)行100次“合—分”后進(jìn)行密封。開(kāi)關(guān)充氣壓力為0.045mpa放到密封罐內(nèi)，24小時(shí)前后兩次測(cè)得基數(shù)值一樣。這表明檢漏設(shè)備精度在10-7時(shí)不能測(cè)出數(shù)值，也就是說(shuō)泄漏率基本為零，特此將24小時(shí)前后測(cè)得增長(zhǎng)值規(guī)定上為零，做為我們公司檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。如果測(cè)得24小時(shí)前后有變化，則認(rèn)定此產(chǎn)品為不合格，在本次型式試驗(yàn)中測(cè)得泄漏氣體濃度的增量δc=0.03μl/l，封閉罩容積vm=2.46m3 ； 試品體積v1=0.72 m3；開(kāi)關(guān)內(nèi)充氣體積v=0.029 m3；間隔時(shí)間δt =86400s； 絕對(duì)大氣壓p=0.1mpa；sf6開(kāi)關(guān)充氣壓力pr=0.045mpa；f=（δc× （vm×v1）×p）/δt fy=[（f×31.5×106）/（v×（pr+p）） ×100 。經(jīng)過(guò)計(jì)算，相對(duì)年漏氣率fy=0.045%／年,實(shí)現(xiàn)了漏氣率的質(zhì)量控制。
三、回路電阻的質(zhì)量控制
國(guó)內(nèi)sf6負(fù)荷開(kāi)關(guān)技術(shù)條件，一般規(guī)定主回路電阻≤65μω而國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品≤42μω。為了縮小sf6開(kāi)關(guān)的回路電阻值，達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的水平，我們公司進(jìn)行了分析，后認(rèn)為：影響回路電阻值存在原因之一是動(dòng)靜觸頭之間的夾緊力的大小和一致性，在此我們做了大量的試驗(yàn)，確定夾緊力為160n—190n之間并對(duì)影響觸頭夾緊力的碟型彈簧進(jìn)行了篩選，選擇了能夠保證質(zhì)量的協(xié)作廠(chǎng)家。我公司在廠(chǎng)家訂做了觸頭夾緊力測(cè)試儀其測(cè)量精度為±1n，保證了觸頭壓力的一致性；原因之二是動(dòng)靜觸頭的r13球面接觸要保證在整個(gè)球面的85%以上，方可保證開(kāi)關(guān)主回路電阻值在40μω以下。以上兩個(gè)結(jié)論保證了型式試驗(yàn)壽命前后的溫升試驗(yàn)和回路電阻測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表（1），從而實(shí)現(xiàn)了公司內(nèi)控制回路電阻質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)≤42μω，其通流溫升試驗(yàn)裕度很大。溫升值僅為規(guī)定值的50%左右。見(jiàn)表（2）
四、電氣壽命的質(zhì)量控制
我們公司為了檢驗(yàn)fln單斷口SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)的產(chǎn)品工藝質(zhì)量，特委托電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗(yàn)中心（即中國(guó)電科院開(kāi)關(guān)試驗(yàn)站）依據(jù)gb3804—90交流高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)gb/t11022—1999高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共同技術(shù)要求，做了型式試驗(yàn)，成功的開(kāi)斷有功負(fù)載150次，我公司生產(chǎn)的SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)主要技術(shù)參數(shù)達(dá)到了水平。
在fln負(fù)荷開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷和關(guān)合試驗(yàn)中，（按照要求進(jìn)行了方式1：“合——分”額定有功負(fù)載開(kāi)斷電流630a，100次 ；方式2：“合——分”閉環(huán)開(kāi)斷電流630a，10次；方式3：“合——分”5%額定有功負(fù)載開(kāi)斷電流31.5a，20次；方式4：“合——分”額定電流充電電流開(kāi)斷10a，20次；方式5：關(guān)合額定短路關(guān)合電流50ka峰值，2次，接地開(kāi)關(guān)關(guān)合額定短路關(guān)合電流50ka、峰值，2次）機(jī)械壽命主回路5000次，接地2000次，轉(zhuǎn)移電流1700a，經(jīng)過(guò)上述嚴(yán)格苛刻的型式試驗(yàn)，說(shuō)明我公司sf6負(fù)荷開(kāi)關(guān)的裝配工藝和檢驗(yàn)工藝是正確可行的。
我公司在成功的型式試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行了解剖分析，發(fā)現(xiàn)滅孤柵的材質(zhì)耐電孤高溫性能不是很理想，20ka、4s短時(shí)耐受電流過(guò)后，聚炭酸脂材料耐高溫性能不是很好，在100℃左右滅孤柵有些變形。請(qǐng)教有關(guān)專(zhuān)家對(duì)滅孤柵的原材料進(jìn)行了更新，選擇了可在250℃高溫下正常工作的高絕緣性材料聚酰胺。其它廠(chǎng)用我公司的負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)柜型試試驗(yàn)結(jié)果，證明聚酰胺材料大大提高了滅孤柵的性能，使sf6負(fù)荷開(kāi)關(guān)在開(kāi)斷和關(guān)合試驗(yàn)時(shí)非常順暢的完成，且在20ka的短時(shí)耐受電流后未發(fā)現(xiàn)任何變形。
五、SF6開(kāi)關(guān)水分含量控制 依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb/11022-1999，高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備通用技術(shù)條件5.2要求和dl/t596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程要求。我們公司對(duì)SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)實(shí)行了微量水分控制。首先抓生產(chǎn)環(huán)境的改造工藝制度的保障，三是測(cè)量?jī)x器的監(jiān)測(cè)。在生產(chǎn)環(huán)境的改造中建造了專(zhuān)供SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)生產(chǎn)線(xiàn)用的廠(chǎng)房。生產(chǎn)線(xiàn)做到了無(wú)塵、恒溫、恒濕的要求，其工藝及工藝紀(jì)律是制造合格產(chǎn)品的保障。我們?cè)趫?zhí)行工藝的同時(shí)，對(duì)原始工藝進(jìn)行考核。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，修改了裝配工藝和烘烤工藝。制定出開(kāi)關(guān)元件烘烤時(shí)間、烘烤溫度和開(kāi)關(guān)抽真空的真空度要求，還有干燥劑的使用其活化處理的要求。同時(shí)也制定了烘烤—裝配—抽真空—充sf6氣體—檢測(cè)各環(huán)節(jié)衍接制度。終用國(guó)家計(jì)量院標(biāo)定好的精密露點(diǎn)儀進(jìn)行測(cè)試。了SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)的水份含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
綜上所述，我公司生產(chǎn)fln單斷口SF6負(fù)荷開(kāi)關(guān)產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)與同類(lèi)產(chǎn)品相比并不遜色，有些指標(biāo)高于同類(lèi)產(chǎn)品。
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