摘要：针对目前800kVGIS用瓷套管，均为各大开关厂家采用国外进口空心瓷绝缘子或个别开关厂家已采用国内用无机粘接技术生产的800kV空心瓷绝缘子再进行瓷套管设计应用的现状，瓷绝缘子生产厂家提出自主设计研发800kVGIS用瓷套管，包括含有零部件用无机粘接技术生产的空心瓷绝缘子、中心导体、内外屏蔽及壳体等整体装配好的瓷套管，是在自主研发550kVGIS用瓷套管的基础上，经过多次设计计算、设计确认、设计验证、零部件生产及装配到产品型式试验的完成，通过了产品鉴定并在工程上得到应用，具有更重大及深远的意义［1-3］。
关键词：800kV气体绝缘金属封闭开关设备用瓷套管、空心瓷绝缘子、无机粘接技术、大直径中心导体、内绝缘双屏蔽、装配及供货
Abstract：Regarding porcelain bushing currently used for 800kV GIS，the major switch gear factory uses imported porcelain insulators and some factories uses domestic porcelain made by in-organic- gluing technology.The porcelain insulator manufacturing company has put forward self-developing porcelain bushing used for 800kV GIS which includes porcelain insulators made by in-organic- gluing technology，central conductor，inner and outer screen and shell，etc.，these parts were assembled together to form a bushing.After many times of designing calculation，confirmation，verification，spare parts manufacturing and assembly，the bushing was subjected to routine tests，and then it was identified and finally，be used in engineering project.This is of great value and meaning.
Key words：800kV gas filling，metal sealing，used for switch gear，porcelain bushing，hollow porcelain insulator， in-organic- gluing technology，big diameter central conductor，inner insulation and double screening，assemble and delivery.
0前言：800kVGIS用空心瓷绝缘子是800kV等级封闭式组合电器和罐式断路器的重要部件，起绝缘和支持作用。由于其具有良好的机械特性和电气特性，成为各大开关制造商使用开关设备空心瓷绝缘子的首选。目前，适用于开关行业的产品类型主要有三类。
一是无机粘接工艺制造的空心瓷绝缘子。此类绝缘子由于全部材料均为无机硅酸盐，并经过高温烧成，因此无论其机械性能还是电气性能，均非常稳定，且具有十几年的运行经验，为广大用户普遍接受。
二是采用有机粘接方式制造的空心瓷绝缘子。此类产品的瓷元件为硅酸盐材料，但粘接剂为有机材料。此类工艺制造的绝缘子虽在电气行业使用，但开关行业使用时，由于其存在粘接剂的老化问题，在开关设备上使用时，一些用户采取比较谨慎的态度。
三是有机复合套管。此类产品采用玻璃纤维缠绕管作为机械复合的承受材料，外附硅橡胶伞裙作为外绝缘。此类产品重量较瓷绝缘子轻很多，近10年来也有较多的使用。但由于其机械性能尤其是弯曲负荷下偏移较大和有机材料的长期运行稳定性问题，在较高电压等级的电气设备上使用，用户也采取较为谨慎的态度。
目前西北电网已经建成的800kV等级电站中，开关设备使用的绝大多数均采用无机粘接工艺制造的国外进口瓷套，国外进口的数量不能满足国内市场对此类产品的需求，因此国内个别开关设备制造业少量采用有机粘接瓷套或有机复合套管。总体来看，无机粘接瓷套是开关设备使用的绝缘子的主流技术发展方向，但由于此类产品国外进口近乎垄断性的供应，价格昂贵，我国在重大电力工程建设上往往受制于人，处于非常尴尬的局面，制约了我国开关行业的健康发展。作为国资委管理的国有企业，为了振兴民族工业，有必要对该电压等级产品进行研制。2014年始国产的无机粘接技术生产的800kVGIS用空心瓷绝缘子已广泛应用到工程中。但瓷绝缘子行业生产带中心导体、屏蔽、壳体等零部件整体瓷套管还是空白。
研制800kV瓷套管，可填补行业的产品技术空白，推进行业的不断发展，解决各大开关企业的瓷套管供货方面的瓶颈，并提高企业的竞争能力，推动行业和企业的不断发展。
1 800kVGIS用瓷套管的技术实现
1.1指标的选取：800kV瓷套管的主要技术参数
1.2产品的使用条件
1.3产品的优化设计
在研发设计该产品时，该产品的重要部件空心瓷绝缘子采用我公司成熟的瓷件，对下法兰的安装孔数量及尺寸按照对接的要求进行了变更，上法兰和瓷件的通用性高。所有部件均为我公司自主设计，导体采用铝制大直径，以满足产品载流能力；内绝缘采用双屏蔽，强制均匀内部电场；过渡壳体设计采用与ABB研发产品模块直接对接，以满足内绝缘结构的要求和工程的互换，确保产品的各项性能。
1.3.1 绝缘支撑，将中间屏蔽和接地屏蔽的相对位置固定，增强了整体屏蔽的强度。通过反复的电场仿真计算，充分优化屏蔽电场，使套管具有很高的绝缘水平，从而保证了产品的整体性能稳定。
1.3.2 800kV瓷套管的中心导体采用大直径，高导电性，高强度的铝型材，其设计通流能力为6300A。中心导体上端法兰与接线端子分为两个部分，方便与架空线的金具连接，实现导体引出线功能。
1.3.3 800kV瓷套管的均压环为双层环结构设计，采用旋压与焊接混合加工工艺成形。均压环在设计时进行了详细的电厂计算，充分的优化了电场，屏蔽效果良好，满足现场运行电压下无电晕的要求。
1.3.4对接尺寸与进口瓷套一致，可以进行互换；壳体的对接口尺寸与现场的GIS模块直接进行对接，方便安装。
2 800kVGIS用瓷套管的型式试验
由于800kV GIS用瓷套管的相地距离较小［4］，充气压力低，经多次内部场强计算及优化设计，最终满足了设计和试验要求。
2.1 试验前的准备：800kV GIS用瓷套管的零部件主要包括用无机粘接技术生产的空心瓷绝缘子、中心导体、内外屏蔽及壳体等零部件的制造及装配，完成出厂试验后的瓷套管进行下列型式试验项目。
2.2 绝缘试验项目的完成，主要包括：局部放电量的测量、工频干（湿）耐受电压、雷电冲击耐受电压试验、操作冲击干（湿）耐受电压试验、电磁兼容试验（EMC）等。
2.3 其它试验项目的完成，主要包括：悬臂负荷耐受试验、套管的内压力试验及温升试验等。
2.4 高海拔（3000米）绝缘试验项目的完成，主要包括：工频干（湿）耐受电压、雷电冲击耐受电压试验、操作冲击干（湿）耐受电压试验。
2.5 型式试验图片及试验报告：
3 800kV瓷套管的批量生产与应用
3.1 批量生产前的准备：
800kV GIS用瓷套管在批量生产时，特别对采购的内部金属零部件的表面粗糙度要求较高，产品所用中心导体、均压内外屏蔽的表面粗糙度和圆弧部分及材质均为重点检验项目，并须符合技术要求。
要求质检部门在入厂验收时应高度重视金属零部件的表面质量［5］。对所有零部件均须按照公司的有关控制标准进行有效控制。
产品装配时应着重注意内部均压罩及中间屏蔽的同轴度，严格内部绝缘支撑件安装方向及同轴度要求。建议装配车间在进行800kV GIS用瓷套管的装配过程中，固定人员对产品进行装配和拆卸，在产品批量装配时要对员工的装配技能进行再培训，着重对各种配合的装配，如间隙配合、螺纹紧固配合等，不仅限于安装螺钉的紧固技能等方面的综合培训。
前期制定的方案中要求成立项目组，需要准备好设计、工艺、试验等技术人员、装配人员、现场装配用工装、符合要求的合格零部件、大吊车、试验装备及设备等。
3.2 批量生产及现场对接：
3.2.1专用装配工装和试验工装，提高工作效率，从原来的三天装一只到现在的一天装两只；
3.2.2专用试验工装，安排经培训并一直从事超高电压等级GIS装配试验技师们进行产品对接试验，提高工作效率，绝缘试验从原来的三天试验一只到现在的一天试验一只；
3.2.3为确保运输质量，2017年4月由运输处处长和工程技术人员跟车先发了一车（2只）至杞乡现场，确保无任何问题后，又发了8车共计16只安全抵达杞乡现场，共计18只瓷套管在杞乡站全部接收。
3.2.4 2017年9月份宁夏杞乡现场完成对接安装1-18只；10月份宁夏杞乡现场完成18只产品的绝缘试验。正式投运。
4.结语：
4.1 800kVGIS用瓷管采用带绝缘支撑的双屏蔽结构、独立的接线端子等，设计合理，耐污能力强，可靠性高，便于现场安装。创新了工艺操作方法、对接试验等关键技术，经过了批量生产和应用的验证。填补了瓷绝缘子行业空白，综合技术水平达到国际先进水平。
4.2 GIS气体绝缘封闭式组合电器帮助宁夏提高电力可靠性、保障了西电东送。
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作者简介：徐新林（1969-），主要从事绝缘子和GIS用套管的技术。
论文作者:徐新林
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/6
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