固封極柱VEG對SF6斷路器漏氣影響分析及對策

吳金雄

（廈門華電開關有限公司，福建廈門 361006）

0 引言

隨著國民經濟的高速發展，對電力能源的需求快速增加。中壓配電系統正在全面走向智能化、信息化。固封極柱VEG在SF6斷路器中用于接受和匹配12.0 kV～35.0 kV 的網絡電能，并對電力電路實行控制保護等。因此，它是中壓配電系統的重要設備，對區域安全用電起著非常重要的作用。

六氟化硫斷路器是利用六氟化硫（SF6）氣體作為滅弧介質和絕緣介質的一種斷路器，其特點是體積小、滅弧能力強、壽命長、便于維護等，是目前電網廣泛采用的斷路器產品。但一旦出現漏氣，將嚴重影響其電性能，直接影響到輸配電線路運行安全。因此，密封是否漏氣是生產和電網維護中必檢項。針對某12.0 kV～35.0 kV 斷路器漏氣案例，介紹了固封極柱VEG 處漏點問題和解決措施。通過改進固封極VEG的生產工藝方案，保證其嵌件的生產固化后平整、平行，無劃傷、損傷等，來杜絕漏氣及壓縮率不夠而慢漏的風險，保證電網長期安全運行。

1 SF6斷路器現狀

SF6斷路器產品主要由固封極柱VEG（絕緣結構的真空滅弧室）以及操作機構兩大部分組成。前者由真空滅弧室、上下出線端子、軟連接（或滑動連接）等一次主回路零件和環氧樹脂澆注而成的極柱部分組成。這種結構的SF6斷路器是利用SF6氣體作為絕緣介質和滅弧介質的無油化開關設備；SF6氣體密封在鋁法蘭板等構成的氣室中并保持一定壓力，提高了其絕緣性能和滅弧特性。因此，近些年來SF6斷路器在中壓（12.0 kV～35.0 kV）等電壓等級開關柜中得到廣泛應用。固封極柱VEG和SF6斷路器聯接處一般設計采用O形圈靜態密封。

2 O形圈密封

2.1 O形密封圈密封原理

O形密封圈密封是擠壓型密封。將O形圈裝在特定的密封槽后依靠擠壓使密封件發生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力來保證密封。其截面承受接觸壓縮應力而產生彈性變形，從而對接觸面產生一定的初始接觸壓力。若接觸壓力大于被密封介質的內部壓力，則不發生泄漏，密封有效；反之則發生泄漏，密封失效。

2.2 O形密封圈的壓縮率

O 形密封圈的截面直徑總壓縮量（δ）與O 形密封圈直徑的比值稱為壓縮率（K）,一般O密封圈型在靜態密封中密封圈的壓縮率在15%～30%。此例屬電力行業的SF6氣體靜態密封，電力行業內O 密封圈的SF6密封壓縮率在22%～30%，能保證泄漏率漏氣率在 0.5 %以下。

2.3 SF6斷路器中固封極柱VEG 處O 形密封圈的設計壓縮率

SF6斷路器產品中固封極柱VEG 嵌件處使用的極柱墊片密封槽深為1.8+0.1，考慮最不利密封的狀態，取密封槽深的最大值為1.9 mm，即H為1.9 mm；而使用的O 形圈線徑為2.65±0.1 mm，考慮最不利的密封狀態為O 形圈線徑最小，即d0為2.56 mm；計算得出理論設計O 形圈壓縮率為25.78%，在行業推薦的O形圈壓縮率22.0%～30.0%范圍內。

3 檢漏排查漏氣點及查檢

3.1 檢漏

SF6斷路器產品生產裝配后或現場安裝調試投運前的檢漏是必檢項。通常用點檢法、包扎法或壓力下降法結合使用，以盡快盡可能發現漏氣點并進行拆解、分析及返修。檢驗人員采用SF6LaserGas-Test 型定性檢漏儀對易發生漏氣的固封極柱VEG嵌件連接處及操作機構的拉桿和導向套處等位置進行檢測，不時發現固封極柱VEG嵌件連接處出現漏氣。

3.2 漏氣點拆解、排查、匯總

對上述生產檢驗中發現漏氣的不良設備進行拆解分析，跟蹤一年的生產數和固封極柱VEG嵌件連接處漏氣異常數，并進行歸納匯總如表1所示，其不良率達1.31%。本研究假設操作機構的拉桿和導向套處等無漏氣，全部合格，不納入統計、分析等。

表1 固封極柱VEG處漏氣跟蹤匯總

3.3 漏氣原因分析

拆開檢查發現導致漏氣是固封極柱VEG 的4個嵌件傾斜不平及劃傷引起O 形圈壓縮率不夠等的不良占多數；而O 形圈和極柱墊片尺寸、外觀不良或法蘭不平、劃傷等基本沒有。因此，不納入本例考慮的范圍。檢測固封極柱VEG 的4 個嵌件傾斜不平度（平面度），偏差在0.2 mm～0.4 mm；計算得出不平度(平面度)最小值0.2 時，O 形圈壓縮率（K）為17.97%，已超出行業推存O 形圈壓縮率22.0 %～30.0 %范圍，會有漏氣的風險。若嵌件不平度大于0.2，那么O 形圈壓縮率（K）會小于17.97%，更可能漏氣及泄漏率不達標，以此類推。

4 固封極柱VEG嵌件不平異常分析及解決方案

4.1 嵌件傾斜不平度（平面度）理論極限最小值

取電力行業O 形圈壓縮率K的最小值22.0%，以保證不漏氣的最低極限值，來推算O 形圈最低壓縮量，即密封槽最大深度H許可值約為2.0 mm。從這計算可知固封極柱VEG嵌件最大允許不平度（平面度）為0.1 mm，根據上述推算分析，固封極柱VEG嵌件按最大允許平面度0.1 mm 來對生產相關工藝過程進行管控。

4.2 固封極柱VEG的生產工序改進對策

固封極柱環VEG 生產流程為模具安裝—零部件準備—混合料準備—APG 工藝澆注—后固化—后處理—檢查—包裝[9]，而模具安裝，主要是將上、下端子及嵌件等固定在模具上，各部件是否裝配到位并緊固牢靠在生產澆注及固化過程中不松動、脫落等是保證固封極柱VEG嵌件不行度的先決條件；之后的關鍵點是環氧樹脂澆注后的前固化、后固化、隨爐冷卻等各工序，再經后處理產品才固定成型；后處理及流轉如何防止劃傷、碰傷也是必不可少的。因此，相應的對策如下。

（1）嵌件牢靠固定在模具上。將嵌件用小模頭旋緊到位后將嵌件和小模頭置入底模中，小模頭和底模間緊配合（過渡配合），并在底部用磁鐵吸住，保證小模頭歪斜度不大于0.05。

（2）澆注出模后固化方案。固封極柱VEG 生產澆注出模后需前、后固化，前、后固化時將固封極柱VEG 放置工裝平板上并一起進爐烘烤固化來矯正及保證4 個嵌件的平面度不超0.1，直至后固化隨爐冷卻完成。工裝的平面度不超過0.1。

（3）固封極柱VEG 流轉運輸防護措施。極柱后固化后，在后處理及流轉過程中固封極柱VEG嵌件采用硅膠墊防護密封面，直至檢驗完成包裝出貨。

5 結果追蹤

經上述O 形密封圈壓縮率理論計算及固封極柱VEG生產工藝改進方案的實施，并通過實際生產檢測跟蹤固封極柱VEG 嵌件不行度（平面度）在0.1以得到保證。這些固封極柱VEG 用于生產裝配SF6斷路器，通過9個月的裝配后SF6斷路器產品檢漏測試，SF6斷路器在固封極柱VEG 和法蘭聯接處僅出現1 例漏氣，如表2 所示。事后拆開查檢為固封極柱VEG 嵌件處有異物引起的漏氣。結果表明這些整改方案有效，杜絕了因固封極柱VEG嵌件不平行等引起SF6斷路器漏氣異常。

表2 固封極柱VEG整改后漏氣跟蹤匯總

6 結論

SF6斷路器這種以SF6氣體為絕緣介質，固封極柱VEG 作為SF6斷路器的重要關鍵零部件，其生產藝及過程的方案更新，驗證了其能有效保證SF6氣體的壓力而不漏氣，從而保證SF6斷路器可靠運行。