GW27-1100型高壓隔離開關導電管加工工藝研究

李宇鵬，王占杰，張 任，馬永旭

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

GW27-1100型高壓隔離開關導電管加工工藝研究

李宇鵬，王占杰，張 任，馬永旭

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

介紹了百萬伏隔離開關研制的歷史背景及意義，以及GW27-1100型特高壓隔離開關的重要零件導電管在加工過程中遇到的問題及其解決措施，簡單介紹該產品在1 100 kV特高壓南陽站中的使用情況。

百萬伏隔離開關；超長導電管加工；矯正螺旋痕；柱塞焊

1 GW27-1100/6300型特高壓隔離開關產品使用簡介

隨著國家電力市場的不斷發展與壯大，百萬伏超高壓電力輸送已晉升為國家的發展戰略，超高電壓、超大電流輸變電將成為國家電網的主要輸電模式；1 100 kV特高壓南陽站是“十二五”期間我國特高壓電網建設的起步工程，對后續工程具有重要意義；該工程將擴建幾組300萬千伏安變壓器及“串補”等一系列設備，可使整條線路的輸送能力達到500萬千瓦以上[1]，年輸電量不少于250億千瓦時。

1 100 kV特高壓南陽站中，GW27-1100/6300型高壓交流隔離開關，已進行批量使用。該產品供百萬伏特高壓線路在無載流條件下進行線路切換，對電器設備，高壓線路進行電氣隔離；產品具有操作平穩、可靠、技術參數高、操作力小、機械壽命長、防腐性能好等特點；并為產品檢修人員提供符合安全要求的可靠絕緣距離。

該產品由主導電系統、絕緣支柱、底座裝配、接地開關系統和電動操動系統等組成。導電管的復合回轉結構已獲得國家實用新型專利。

該產品關鍵零件導電管加工質量穩定與否，將決定整臺產品的性能，對公司百萬伏隔離開關的推廣應用有著舉足輕重的作用。

2 導電管的技術要求與目前加工工藝對比分析

GW27-1100/6300型高壓交流隔離開關，導電管全長12 890 mm，外徑?185 mm，重達210 kg，此零件如果在加工及焊接過程中出現絲毫質量問題，直接影響到總體直線度及位置度等形位公差，會給產品安裝、調試帶來極大的困難，并給產品運行帶來隱患。導電管的圖樣及加工工藝見以下分析。

導電管零件圖，其主要尺寸見圖1。

從圖1看出，導電管全長接近13 000 mm，共有A-A、B-B、D-D、E-E、F-F五個剖視平面需要加工，在加工的平面上還有許多螺紋孔需要加工，在中間部分有兩個?185×35 mm臺階需要車削成型；目前，公司內部的加工設備工藝能力如下:車床的最大加工長度為3 000 mm，銑床的加工最大行程為800 mm，鏜床的加工范圍在2 000 mm之內，并且按照一定的工藝要求進行布局，將13 000 mm長的導電管放到加工車間的加工設備上，受周圍加工設備的干涉，無法進行正常加工。受上述各個方面的條件限制，決定探索新的工藝思路對零件進行加工；根據零部件的結構形式、加工特點，先將導電管進行分段加工，再進行裝配焊接，降低各段的加工難度，最終進行整體焊裝，來保證設計要求，達到零件的裝配使用效果；采取分段加工的加工方法，提高整臺產品經濟效益。工序以后，不僅適應公司設備的加工要求，也降低相應的加工難度，更好的保證零件的加工質量，各個零件加工完畢后，使用柱塞焊技術進行各段對接、焊裝。導電管分段加工分解示意圖見圖2。

圖1 導電管零件圖

圖2 導電管分段加工示意圖

結合零件的使用環境及公司設備加工能力，將整個零件進行逐段分解，制定可行的加工方案；因導電管中間部位加工精度要求高，需將此部分單列出來進行加工，分解出零件——芯軸；兩端的零件加工平面多，且平面角度要求嚴格，分解出兩端的零件——端部導電管；中間的連接部分放到一個零件上——中間導電管；將三段加工難度大的零件分割出以后，經過這樣安排加工

3 分解后的各個零件在加工過程中遇到的問題及解決措施

（1）心軸加工工藝，圖紙見圖3。

圖3 芯軸圖紙

（2）端部導電管在加工過程遇到的問題及解決措施：圖紙見圖4。

圖4 端部導電管

端部導電管涉及尺寸較多，在車削右端的?169--00..1255mm外圓時，零件跳動幅度較大；根據GB/T 4437.2《鋁及鋁合金熱擠壓管》的有關規定，管材的表面允許存在由模具造成的擠壓流紋，氧化色和不粗糙的黑白斑點。允許有不影響外徑尺寸的矯直螺旋痕，這種矯直螺旋痕在加工?169--00..1255mm外圓時，理論上單邊壁厚為8 mm，實際上一邊為5 mm，另一邊則為11 mm，造成這種現象的原因是使用三爪卡盤裝卡時，由于矯直螺旋痕的存在，一個卡盤爪卡在螺旋紋的高點，另外一個卡盤爪則卡在螺旋紋的低點，造成卡盤中心和管子中心不能重合，最終導致加工零件的中心軸線和車床的回轉中心線有一夾角（詳見圖6），為下道焊接找正埋下隱患。還有一個問題是安裝主輔觸指的平面角度為78°，距離為88.5 mm，因外圓不圓， 這給加工和測量帶來了不便，進行通盤分析考慮，采取依靠管子輪廓的高點劃線，找到管子的理想中心線（圖7），再按線進行找正車削加工，保證了加工?169-0.15-0.25mm外圓時，外圓與管子中心線的同軸度保證在0.5 mm之內；其上面的幾個平面在銑床上進行加工，78°的位置關系依靠劃線找正進行加工。

圖5 導電管表面的矯正螺旋紋

圖6 未采取措施的車削示意圖

圖7 為采取新的加工工藝措施，對管子劃線找正后在鏜床上對左端外圓進行加工

圖7 劃線及加工示意圖

（3）中間導電管（圖8）加工工藝

圖8 中間導電管

中間導電管也采用同樣材料，其總長為5 415 mm，外圓情況和端部導電管的情況一樣，在普通車床上無法加工，采用端部導電管的加工方法，先找到管子的理想中心線，在鏜床上加工兩端?169--00..1255mm內孔，利用鏜車工作臺的回轉精度，一次裝卡[3]，對兩端進行加工，保證兩端同軸度在0.5 mm之內，劃線及加工找正示意圖（圖9）。

圖9 中間導電管劃線加工示意圖

4 零件加工完畢后的總裝工藝措施

圖10 導電管

各個零件加工完成后，需要將這5個零件進行焊接，達到導電管總裝圖（圖10）技術要求；為保證總體焊接的直線度要求，需要13 000 mm長的焊接平臺，目前，公司最長的焊接平臺只有6 000 mm，若用兩個6 000 mm平臺進行拚接，總長也只有12 000 mm，對兩端角度定位也有一定的影響，最后采用三個焊接平臺拚接，平面度經計量部門校正，保證平面度不超過0.1 mm，上面三種零件的加工已經考慮焊接工序所必須的定位基準，且保留了定位找正線，在焊接時依線找正，保證焊接的兩個導電管的偏差不超過0.5 mm，進行鉚裝，然后再旋轉90°，對另一個方向找正，鉚裝后進行測量，保證水平和豎直方向尺寸正確后再進行焊接，使整個零件直線度不超過2 mm，滿足設計要求。

為確保整個零件的抗彎、抗拉強度，采用軸榫連接再加柱塞焊技術，具體要求流程見圖11，柱塞焊見圖10的C-C視圖。

圖11 焊接工藝流程圖

根據焊接工藝順序安排，需要將中間導電管與端部導電管進行焊接，焊接時因管子外圓矯正螺旋痕的存在，需要將這兩個零件放在焊接平臺上進行找正，以達到整體設計要求。

其找正原理見圖12。焊接過程見圖13，裝配后的單相隔離開關圖15。

圖12 焊接時的找正示意圖

圖13 單相隔離開關總裝圖

5 總結

在沒有實施新的工藝方案之前，所需5種零件有4種不能進行正常加工，研發、生產處于停滯狀態，管子加工后嚴重超差，不但影響到本工序，也影響到下道工序焊接后的直線度。實施本工藝方案后，通過此工藝方案的實際驗證，解決了GW27-1100型高壓隔離開關主導電管焊裝的加工及焊接難題，保證了新產品研發、生產的順利進行，同時也為該產品順利投產打下堅實基礎。為解決同類零件工藝加工問題提供一條新的工藝加工思路。

2011年12月16日，由國家電網承建的1000千伏晉東南-南陽-荊門特高壓交流試驗示范工程擴建工程正式投產，單回線路輸送能力達到500萬千瓦，實現了國內高壓開關制造技術的重大突破。

特高壓設備的研制、制造成功，標志著我國在輸變電設備設計、制造水平上躍居國際先進行列。平高電氣股份有限公司掌握了特高壓交流設備的核心技術，并具有自主知識產權、工藝裝備和綜合試驗能力，達到國際先進水平，已經形成特高壓交流設備批量生產能力。

［1］宋高峰.常用電工電氣設備［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］楊沿平.公差配合與技術測量［M］.北京：機械工業出版社，1995.

［3］李慶壽.機床夾具設計［M］.北京：機械工業出版社1984.

Processing Technology for Round Conductorof GW27-1100 Type High-Voltage Disconnector

LI Yu-peng，WANG Zhan-jie，ZHANG Ren，MA Yong-xu
（Henan Pinggao Electric Co.，Ltd.，Pingdingshan 467001，China）

This paper describes the background and significance of development of 1100 kV disconnector,and the problems and their solutions for round condoctor-the key part of GW27-1100 type UHV disconnector,a brief introduction of the application in 1100kV UHV Nanyan substation.

UHV disconnector,Processing Technology for overlength condoctor,correction of spiral groove,plunger welding.

TM564.1

A

1009－9492(2014)05－0150－05

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.038

李宇鵬，男，1971年生，河南汝州人，大學本科，工程師。研究領域：高壓電器。已發表論文5篇。

(編輯：向飛)

2013－11－08