电力系统大通流能力固封极柱特点分析

袁伟恒

摘要：近年来，随着固封技术的迅猛发展，固封极柱成为国内炙手可热的市场热点产品，然而由于导体回路固封的原因，大通流能力（额定电流在2500A以上）固封极柱的研发制造一直是各个厂家的技术难点，特别是额定电流4000A以上固封极柱的研发制造更是遇到了诸多技术难题。

关键词：固封极柱；大通流能力；机械强度；温升；散热

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）03-0147-02

1 大通流能力固封极柱的主要技术难点

通过分析，结合国内主流固封极柱生产厂家的一些经验，大通流能力固封极柱的主要技术难点有：在运行过程中电动力较大，对固封极柱机械强度要求更高；由于额度电流较大，为了满足相应的温升要求，极柱本身的回路电阻必须更小，同时散热性能要好；产品结构特别是运动部分较复杂，有一定设计难度，同时对工艺性要求也更高。

对于上述技术难点，一般从以下两个方面予以

控制：

2 机械强度

2.1 环氧树脂壁厚加厚

固封极柱需考虑产品在高、低温承受操作冲击、电动力的能力，在结构设计时，考虑固封极柱在低温时能让弹性缓冲层同环氧树脂外壳一起收缩，高温时能让弹性缓冲层同环氧树脂外壳一起膨胀，这样固封极柱的内应力可大大减小，具有承受高低温循环和操作冲击的能力。因此，采用加缓冲层的结构，并让动端面的缓冲层外露以实现上述自由膨胀和收缩的功能。综合考虑环氧树脂的抗拉强度、产品温升后材料的强度下降、产品合闸冲击力并结合国外同类产品的经验，大电流固封极柱的环氧树脂的壁厚一般定为10mm以上。

2.2 增加了靠背

由于大电流固封极柱在运行中电动力较大，在设计中若仍然采用小电流固封极柱与断路器框架的连接方式（即通过4颗螺钉将断路器框架与固封极柱底座连接在一起），在运行中可能会出现极柱体断裂的情况，根据该情况，在大电流固封极柱体上加上靠背，提高了产品的机械强度。经过后期的使用证明，该结构提高了产品的机械强度及可靠性。

3 温升方面

固封极柱产品由于采用了复合绝缘的方式，其最大难题就是如何克服散热与体积减小之间的矛盾。由于失去了真空灭弧室与绝缘筒之间空气对流的散热方式，仅依靠热传导一种方式散热，其温升问题就是产品的关键所在。大电流固封极柱额定电流较大，上述矛盾会更加突出，主要从以下三方面解决了该难点：

3.1 使用接触电阻较小的灭弧室，降低大电流固封极柱的回路电阻

选取接触电阻较小的灭弧室，回路电阻控制在10μΩ左右，可满足其温升要求。

3.2 加大导电体间连接部位接触面积，降低产品发热量

固封极柱的上出线座与真空灭弧室静导电杆导电面用4个M12内六角螺钉压紧连接，这种采用螺钉紧固联结的方式，有效保证了上出线座与灭弧室静导电杆的有效连接，减少了接触电阻。

综合考虑真空灭弧室动导电杆的分、合闸运动特性及固封极柱的温升问题，借鉴绝缘筒式大电流产品的设计经验，在真空灭弧室动导电杆与固封极柱下出线座之间采用嵌入式布置的导电夹加软连接搭连接方式进行连接：软连接设计为4片；一端用螺钉压紧在下出线座的内侧导电面上，另一端用螺栓将其与导电夹压紧在真空灭弧室动导电的导电圆周面上。设计时同时考虑尽量加大软连接与导电夹以及导电夹与动导电杆圆周面及出线座的接触面积，减少接触电阻并有效减低发热量。

3.3 使用散热器

在极柱顶部加装散热器，这样也相当于加大了极柱的散热面积，更利于其散热。测试结果证明，这种结构对解决大电流固封极柱温升难点是非常有效的。

4 结语

由于大通流能力（额定电流在2500A以上）固封极柱的有效使用，在满足电力系统结构布局的基础上，大大提高了系统运行的稳定性，使电力管理部门、使用部门有效降低了维护难度和带来了极大的经济效益。