摘要：介紹了SF6負荷開(kāi)關(guān)、充氣柜的國內外產(chǎn)品構成及其發(fā)展形式，以及生產(chǎn)此類(lèi)產(chǎn)品必須具備的的條件和技術(shù)難題。

　　關(guān)鍵詞：SF6負荷開(kāi)關(guān)；充氣柜；技術(shù)難題

　　SF6出現于二十世紀初，它是硫在氟的氣體中燃燒時(shí)所形成的氣體。SF6氣體在通常狀態(tài)下是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒、不燃燒化學(xué)性能穩定的氣態(tài)物質(zhì)，它的密度大約是空氣的5倍。由于其分子的負電性，具有很強的吸附自由電子而形成負離子的能力，因而其耐電強度高，具有優(yōu)異的絕緣性能。它的離解溫度低，且離解能量大，也是一種具有優(yōu)異滅弧性能的氣體。SF6氣體以其優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能以及其氣體具有不能燃燒的特性，逐步被人們作為新型絕緣介質(zhì)用于電氣設備。

　　SF6負荷開(kāi)關(guān)

　　SF6負荷開(kāi)關(guān)是一種將負荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)為一體，密封在一個(gè)充滿(mǎn)SF6氣體的箱體內，利用SF6優(yōu)異的絕緣、滅弧性能，滿(mǎn)足關(guān)合、隔離、接地三工位功能的開(kāi)關(guān)設備。具有結構簡(jiǎn)單、聯(lián)鎖可靠、體積小、維修少、安全易安裝等優(yōu)點(diǎn)，適用于不同的應用場(chǎng)合。

　　由于SF6負荷開(kāi)關(guān)與限流熔斷器配合能更好地保護變壓器，在國外己得到普遍使用。在工業(yè)發(fā)達國家（如歐洲、日本），斷路器與負荷開(kāi)關(guān)之比為1：5-6.在我國，隨著(zhù)城網(wǎng)建設和改造的不斷深入發(fā)展，負荷開(kāi)關(guān)設備在12kV配電系統的環(huán)網(wǎng)供電和終端送電的應用也越來(lái)越多。目前，國內SF6負荷開(kāi)關(guān)的大部分市場(chǎng)主要還是由國外公司（如ABB、施耐德等）占據，國內已有幾十家生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)各種不同型號的SF6負荷開(kāi)關(guān)（如溫州開(kāi)元、寧波天安、鎮江龍源等）。國內生產(chǎn)廠(chǎng)家通過(guò)消化、吸收國外豐富的設計、制造、運行經(jīng)驗，對SF6負荷開(kāi)關(guān)有了更加全面深刻的認識，國產(chǎn)SF6負荷開(kāi)關(guān)的數量和質(zhì)量已穩步提高。

　　C-GIS充氣柜

　　柜式SF6氣體絕緣開(kāi)關(guān)設備（簡(jiǎn)稱(chēng)C-GIS充氣柜），是近十幾年來(lái)國外新發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)系列產(chǎn)品，逐漸成為金屬封閉開(kāi)關(guān)設備的一個(gè)重要品種。我國在近幾年才開(kāi)始起步。

　　C-GIS充氣柜是將所有高壓元件諸如母線(xiàn)、斷路器（或負荷開(kāi)關(guān)）、隔離開(kāi)關(guān)、互感器等封閉在充有較低壓力SF6氣體的不銹鋼殼體內的中壓成套設備。其突出特點(diǎn)是安全、可靠性高，操作簡(jiǎn)單，免維護、安裝方便等。其最大特點(diǎn)是不受外界環(huán)境條件的影響，如凝露、污穢、小動(dòng)物及化學(xué)物質(zhì)等，可用在環(huán)境惡劣的場(chǎng)所。還有一個(gè)重要的特點(diǎn)是，由于使用性能優(yōu)異的SF6絕緣大大縮小了柜體的外形尺寸，有利于向小型化方向發(fā)展。與空氣絕緣相比，SF6充氣柜的安裝面積為其26%，體積為其27%，同時(shí)，由于充氣柜配用性能良好的無(wú)油開(kāi)關(guān)，大大減少了維修和檢修工作量。既適合網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)或用戶(hù)終端的要求，又滿(mǎn)足各種二次變電站對緊湊型開(kāi)關(guān)柜靈活使用的需要。特別適用于機場(chǎng)、地鐵、鐵路等用電要求較高的場(chǎng)合，C-GIS適應了小型化、智能化的要求。

　　目前，國內幾家大型研究所、開(kāi)關(guān)制造廠(chǎng)通過(guò)引進(jìn)、消化、合作，研制出了新型柜式SF6氣體絕緣開(kāi)關(guān)設備，如西高所、西安森源、鎮江龍源、天水長(cháng)城開(kāi)關(guān)廠(chǎng)、上海天靈開(kāi)關(guān)廠(chǎng)、廣東順德開(kāi)關(guān)廠(chǎng)等。所有產(chǎn)品都已通過(guò)了型式試驗，現已進(jìn)入小批量試生產(chǎn)及產(chǎn)品完善、系列化階段。由于C-GIS充氣柜對工藝裝備要求極高、加工難度很大，目前在國內的推廣面不是很大。

　　SF6氣體在開(kāi)關(guān)設備中的大量使用，推動(dòng)了開(kāi)關(guān)制造業(yè)快速發(fā)展的步伐。但SF6氣體在電弧放電時(shí)，分解形成硫的低氟化物，這些分解物既有毒又對許多絕緣材料和金屬材料有腐蝕作用。另外SF6氣體對環(huán)境溫度也有一定的影響（溫室效應）。原機電部于1991年為保證生產(chǎn)SF6開(kāi)關(guān)設備的質(zhì)量頒發(fā)了《SF6高壓開(kāi)關(guān)設備生產(chǎn)廠(chǎng)必備條件》的通知。對35kV及以下SF6高壓開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)必備條件提出有關(guān)要求。簡(jiǎn)要的說(shuō)：

　　a、應有空氣清凈度為100萬(wàn)級以上，相對濕度低于75%的場(chǎng)地裝配，并且有良好的通風(fēng)換氣條件。

　　b、設有SF6檢漏小室、零部件清洗間、干燥裝置。

　　c、有可靠的SF6充放氣及回收裝置。

　　d、水壓試驗和氣密性試驗裝置。

　　e、必備的檢測條件及設備：1、理化檢測；2、絕緣檢測；3、SF6氣體檢測；

　　f、健全質(zhì)量管理、工藝管理制度。

　　高壓開(kāi)關(guān)生產(chǎn)廠(chǎng)要生產(chǎn)SF6負荷開(kāi)關(guān)及充氣柜開(kāi)關(guān)設備，主要解決以下幾個(gè)方面的技術(shù)難題：

　　1、密封問(wèn)題：

　　漏氣率一直是各生產(chǎn)廠(chǎng)家和用戶(hù)關(guān)注的焦點(diǎn)。SF6負荷開(kāi)關(guān)及充氣柜年泄漏率都在1%/年以下。開(kāi)關(guān)使用壽命一般都在30年左右。密封要考慮到密封元件的壓縮量、壽命、老化、可靠性方面的因素。

　　當箱體內SF6氣體壓力下降到大氣壓力時(shí)，似乎內外壓力相等，氣體不存在泄漏。但從滲透角度考慮，箱體內SF6氣體濃度顯然高于柜外，SF6氣體仍向外滲出，反之箱體外空氣濃度高于箱體內，空氣又將通過(guò)縫隙進(jìn)入箱體內。時(shí)間一長(cháng)，雖然箱體內氣體壓力仍為大氣壓強，但氣體成分發(fā)生變化。SF6氣體所占百分比減少，待SF6比例降到40%時(shí)，有可能由于絕緣性能下降而導致事故，因此密封問(wèn)題必須重視。

　　SF6負荷開(kāi)關(guān)普遍采用密封圈來(lái)實(shí)現氣體的動(dòng)靜密封（如ABB的SFG、施耐德的SM6開(kāi)關(guān)）；也有極個(gè)別采用了不銹鋼焊接和密封圈相結合的密封形式（VEI的SF6開(kāi)關(guān)）；C-GIS充氣柜的密封方式有焊接密封、密封圈密封及金屬波紋管密封等。采用了焊接密封，要保證焊縫的氣密性，一般焊接設備和焊接技術(shù)達不到要求，至少要用氬弧焊或激光焊接設備進(jìn)行焊接（目前國內也有幾家從國外引進(jìn)了焊接機械手生產(chǎn)設備），以保證焊接質(zhì)量。

　　常用的SF6氣體檢漏方法有兩種：一是定性檢漏即查漏點(diǎn)；二是定量檢漏即密封24h后測量密封容積內的氣體濃度來(lái)推算年泄漏率。

　　另外還要考慮環(huán)境因素對密封性能的影響，如高溫或低溫條件下密封性能是否滿(mǎn)足要求。

　　2、氣體水份含量問(wèn)題：

　　SF6氣體水分含量是SF6開(kāi)關(guān)質(zhì)量的主要檢測指標之一，其大小直接影響了開(kāi)關(guān)的絕緣水平。

　　SF6氣體中的水份，當其含量低于該狀態(tài)溫度下的飽和值時(shí)，水份以氣體狀態(tài)存在于

　　含量是SF6開(kāi)關(guān)質(zhì)量的主要檢測指標之一，其大小直接影響了開(kāi)關(guān)的絕緣水平。

　　SF6氣體中的水份，當其含量低于該狀態(tài)溫度下的飽和值時(shí)，水份以氣體狀態(tài)存在于SF6氣體中，試驗證明此時(shí)SF6開(kāi)關(guān)的絕緣性能基本不受影響；若氣體水份含量超過(guò)飽和值時(shí)，部分水汽會(huì )凝結于開(kāi)關(guān)內部固體絕緣物的表面，進(jìn)而降低其沿面閃絡(luò )電壓，對于開(kāi)關(guān)的滅弧性能也有影響。因此DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規程》規定，新投運和大修后SF6開(kāi)關(guān)水份含量不得超過(guò)150ppm，運行中則不得超過(guò)300ppm.對于新SF6氣體，首先要檢驗氣體本身水份含量，不超過(guò)規定值（一般水份含量為15ppm）。

　　密封箱體放入適量干燥后的吸附劑，吸附劑主要用來(lái)吸附水份以保證密封箱體內的水分含量不致超出標準規定。密封箱體內所有的零部件（包括密封箱體、傳動(dòng)件、觸頭刀片等）、標準件都要嚴格按各元件的烘烤溫度、烘烤時(shí)間進(jìn)行烘烤，嚴格控制零部件本身的水份含量，并且保證零部件的封裝時(shí)間。

　　SF6開(kāi)關(guān)設備抽真空、充氣時(shí)，用高純氮氣或六氟化硫氣體清洗充氣管道，控制管道中水分的含量，制定規范的SF6開(kāi)關(guān)設備生產(chǎn)工藝流程。

　　3、零部件質(zhì)量問(wèn)題：零部件質(zhì)量好壞直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。SF6負荷開(kāi)關(guān)及充氣柜都是免維護或少維護的開(kāi)關(guān)設備，一旦密封箱體內的零部件有質(zhì)量問(wèn)題，將極有可能遭成整臺開(kāi)關(guān)設備的報廢。

　　保證零部件質(zhì)量就要嚴格控制零部件的材料、加工工藝和檢驗方法，其機械強度、電氣性能等各方面參數滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求。對要求裝入的零部件進(jìn)行更加嚴格的檢查，對整個(gè)裝配過(guò)程要求給以更加嚴格的工藝過(guò)程控制和工序檢驗的控制，以保證裝配的正確性和一致性。特別是密封箱體內的傳動(dòng)環(huán)節和觸頭的表面的潤滑應該是在整個(gè)產(chǎn)品壽命周期內永久有效的，觸頭的接觸壓力應該嚴格控制，開(kāi)關(guān)主回路電阻值壽命周期內滿(mǎn)足產(chǎn)品技術(shù)要求。

　　隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市用電負荷的不斷增長(cháng)，對供電可靠性的要求越來(lái)越高，高性能的環(huán)網(wǎng)配電、多回路配電、開(kāi)閉所等已成為二次配電系統中不可替代的重要設備之一，特別是緊湊型、可擴展的SF6開(kāi)關(guān)設備已成為二次配電系統中的主導設備。隨著(zhù)數字技術(shù)、集成化技術(shù)和機電一體化技術(shù)的廣泛應用，SF6開(kāi)關(guān)設備將會(huì )得到更大的發(fā)展。