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高壓充氣柜是將高壓元件(如斷路器、隔離開關、負荷開關、接地開關、互感器及母線等等)密封在充有較低壓力SF6氣體的封閉殼體內的一種金屬封閉開關設備。
1982年西門子公司率先開發(fā)出SF6絕緣斷路器柜。之后各大知名公司相繼推出自己的產品，如ABB的Safe系列、施耐德RM6系列及阿爾斯通的FB系列產品。從國外來看充氣柜發(fā)展相當快，制造廠家相當多，而且應用比較廣泛，已有相當多的產品進人國內。而我國在充氣柜行業(yè)發(fā)展較晚，據我國高壓開關行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，我國2001年的充氣柜產量為零,從2002年開始起步，2002年有兩制造廠家設計、制造的產品進行了產品的型式試驗。與一般的空氣絕緣柜相比，高壓充氣柜柜體尺寸較小，運行不受外界環(huán)境(如凝露、污穢、小動物及化學物質等等)的影響，采用免維護產品結構，安全方便，可靠性高。在加工制造方面，高壓充氣柜相比一般的空氣絕緣柜具有更高的技術含量。
1高壓充氣柜的設計
1.1外殼設計要求
外殼需按中華人民共和國國家勞動總局1981年頒發(fā)的《壓力容器安全監(jiān)察規(guī)程》和按設備投產后不能復查的條件進行設計、制造，以確保材料、結構、焊接工藝及檢驗等的安全可靠性。
因高壓充氣柜要承受很大的壓力，特別是在抽真空的時候，如果處理不好變形的問題，很可能導致內部零件的損壞，密封處也可能漏氣。外殼的設計壓力，至少等于內部故障時氣體釋放前的壓力。殼體材料一般有兩種:一種為鋁筒式，另一為鋼板式。如西門子公司的8DA10/8DB10型為鋁筒式，8DC11型為鋼板式。對外殼和部件強度，無論是否通過計算確定，均應進行規(guī)定的試驗。為防止殼體的變形，可對殼體薄弱地方用加強肋;在抽真空時采用等壓抽真空的方法，保證其殼體內外較小的壓力差，從而保證殼體的不變形。
1.2氣室的設計
氣室的個數(shù)決定著充氣柜元件的布置方式。在設計氣室時，氣室的個數(shù)要根據充氣柜需要實現(xiàn)的功能來確定。對于一個氣室來說，結構簡單，制造加工方便;但一個充氣室內部元器件多，容易互相影響，從而影響可靠性。另外因-一個氣室殼體承受壓力的面積較大，殼體需要具有更大的承壓能力。而對于兩個氣室或多個氣室來說，因各個氣室完全獨立，可免除多元件的相互影響，安全性更高;單個氣室的承受壓力相對減小，但結構相對復雜，制造加工難度增加，成本也相對加大。
1.3焊接要求
殼體的焊接質量要求嚴格，可采用激光焊或氬弧焊。對焊接外殼的焊縫，除無法探傷部位外，要進行無損探傷檢查。關鍵部位焊縫以及兩種材料拼焊的焊縫需全部進行探傷，其他應探焊縫長度不少于其對接焊縫總長度的20%。
1.4密封要求
高壓充氣柜的年漏氣率要求小于0.5%。漏氣率一直是各生產廠家和用戶關注的焦點，一般高壓充氣柜的SF6充氣壓力都比較低，當殼體SF6氣體壓力下降到殼體內外壓力相等時，似乎氣體不存在泄露。但從滲透角度考慮，殼體內SF6氣體濃度顯然高于殼體外，SF6氣體仍向外滲出;反之殼體外空氣濃度高于柜內，空氣又將滲入柜內。時間一長，雖然殼體內外壓力相等，但殼體內氣體成分發(fā)生了變化，SF6氣體濃度減少，絕緣性能下降。從而導致事故的發(fā)生。高壓充氣柜一般采用焊接密封、密封圈密封和波紋管密封。因考慮到密封圈的壓縮量、壽命、老化及可靠性方面的因素，應盡量少采用密封圈密封的方式。在采用焊接密封時，為保證焊縫的氣密性，至少要用氬弧焊或激光焊接設備進行焊接。
SF6氣體檢漏一般有兩種方法:一是定性檢漏即查漏點;二是定量檢漏，在密封24h后檢測殼體內氣體濃度來推算年漏氣率。此外還要考慮環(huán)境對密封性能的影響，如高溫或低溫條件下密封性能是否滿足要求。
1.5壓力釋放裝置
SF充氣柜要求裝設壓力釋放裝置。壓力釋放裝置的兩種形式:一種是以開啟壓力和閉合壓力表示其特征的壓力釋放閥;另一種是不能再閉合的壓力釋放裝置，如防爆片。在外殼和壓縮氣體源固定連接時，如不能依靠所使用的壓力調節(jié)裝置來防止過壓力，應裝設足夠尺寸的壓力釋放閥，以防止外殼內壓力超過設計壓力的110%。當外殼和氣源不是固定連接時，應在充氣管路上裝設壓力釋放閥，以防外殼充氣時氣壓超過設計壓力的110%。此閥亦可裝在外殼本體上，一旦壓力釋放閥動作，在壓力降低到設計壓力的75%以前應重新關閉。應盡量使用具有溫度補償?shù)膲毫τ?，否則要考慮到壓力與溫度的關系。在采用防爆片來釋放壓力時，與外殼設計壓力的配合還應考慮防止偶然爆破的可能性。
1.6接地要求
外殼應能接地。凡不屬于主回路或輔助回路的預定要接地的所有金屬部分都應接地。外殼、框架等件的相互電氣連接應采用緊固連接(如螺栓連接或焊接)，以保證電氣上連通。為了保證維修工作的安全，在外殼打開以后的維修期間，應能將主回路連接到接地極。
1.7組合與擴展
高壓充氣柜應具有組合與擴展的功能。因一次接線多種多樣，所以高壓充氣柜應能通過簡單的插件式連接方式進行多樣的組合與擴展。在進出線方式上，高壓充氣柜在每相上應具有插接一根以上電纜的方式或連接絕緣母線的方式。
2結束語
高壓充氣柜已是開關柜發(fā)展的一大趨勢。與一般的空氣絕緣柜相比，高壓充氣柜雖然有著諸多的優(yōu)點，但在設計及加工制造方面也更復雜、更困難。本文只是對高壓充氣柜殼體的設計方面進行了一些簡單地闡述。
