高压充气柜是将高压元件(如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、互感器及母线等等)密封在充有较低压力SF6气体的封闭壳体内的一种金属封闭开关设备。

1982年西门子公司率先开发出SF6绝缘断路器柜。之后各大知名公司相继推出自己的产品，如ABB的Safe系列、施耐德RM6系列及阿尔斯通的FB系列产品。从国外来看充气柜发展相当快，制造厂家相当多，而且应用比较广泛，已有相当多的产品进人国内。而我国在充气柜行业发展较晚，据我国高压开关行业协会统计，我国2001年的充气柜产量为零,从2002年开始起步，2002年有两制造厂家设计、制造的产品进行了产品的型式试验。与一般的空气绝缘柜相比，高压充气柜柜体尺寸较小，运行不受外界环境(如凝露、污秽、小动物及化学物质等等)的影响，采用免维护产品结构，安全方便，可靠性高。在加工制造方面，高压充气柜相比一般的空气绝缘柜具有更高的技术含量。

1高压充气柜的设计

1.1外壳设计要求

外壳需按中华人民共和国国家劳动总局1981年颁发的《压力容器安全监察规程》和按设备投产后不能复查的条件进行设计、制造，以确保材料、结构、焊接工艺及检验等的安全可靠性。

因高压充气柜要承受很大的压力，特别是在抽真空的时候，如果处理不好变形的问题，很可能导致内部零件的损坏，密封处也可能漏气。外壳的设计压力，至少等于内部故障时气体释放前的压力。壳体材料一般有两种:一种为铝筒式，另一为钢板式。如西门子公司的8DA10/8DB10型为铝筒式，8DC11型为钢板式。对外壳和部件强度，无论是否通过计算确定，均应进行规定的试验。为防止壳体的变形，可对壳体薄弱地方用加强肋;在抽真空时采用等压抽真空的方法，保证其壳体内外较小的压力差，从而保证壳体的不变形。

1.2气室的设计

气室的个数决定着充气柜元件的布置方式。在设计气室时，气室的个数要根据充气柜需要实现的功能来确定。对于一个气室来说，结构简单，制造加工方便;但一个充气室内部元器件多，容易互相影响，从而影响可靠性。另外因-一个气室壳体承受压力的面积较大，壳体需要具有更大的承压能力。而对于两个气室或多个气室来说，因各个气室完全独立，可免除多元件的相互影响，安全性更高;单个气室的承受压力相对减小，但结构相对复杂，制造加工难度增加，成本也相对加大。

1.3焊接要求

壳体的焊接质量要求严格，可采用激光焊或氩弧焊。对焊接外壳的焊缝，除无法探伤部位外，要进行无损探伤检查。关键部位焊缝以及两种材料拼焊的焊缝需全部进行探伤，其他应探焊缝长度不少于其对接焊缝总长度的20%。

1.4密封要求

高压充气柜的年漏气率要求小于0.5%。漏气率一直是各生产厂家和用户关注的焦点，一般高压充气柜的SF6充气压力都比较低，当壳体SF6气体压力下降到壳体内外压力相等时，似乎气体不存在泄露。但从渗透角度考虑，壳体内SF6气体浓度显然高于壳体外，SF6气体仍向外渗出;反之壳体外空气浓度高于柜内，空气又将渗入柜内。时间一长，虽然壳体内外压力相等，但壳体内气体成分发生了变化，SF6气体浓度减少，绝缘性能下降。从而导致事故的发生。高压充气柜一般采用焊接密封、密封圈密封和波纹管密封。因考虑到密封圈的压缩量、寿命、老化及可靠性方面的因素，应尽量少采用密封圈密封的方式。在采用焊接密封时，为保证焊缝的气密性，至少要用氩弧焊或激光焊接设备进行焊接。

SF6气体检漏一般有两种方法:一是定性检漏即查漏点;二是定量检漏，在密封24h后检测壳体内气体浓度来推算年漏气率。此外还要考虑环境对密封性能的影响，如高温或低温条件下密封性能是否满足要求。

1.5压力释放装置

SF充气柜要求装设压力释放装置。压力释放装置的两种形式:一种是以开启压力和闭合压力表示其特征的压力释放阀;另一种是不能再闭合的压力释放装置，如防爆片。在外壳和压缩气体源固定连接时，如不能依靠所使用的压力调节装置来防止过压力，应装设足够尺寸的压力释放阀，以防止外壳内压力超过设计压力的110%。当外壳和气源不是固定连接时，应在充气管路上装设压力释放阀，以防外壳充气时气压超过设计压力的110%。此阀亦可装在外壳本体上，一旦压力释放阀动作，在压力降低到设计压力的75%以前应重新关闭。应尽量使用具有温度补偿的压力计，否则要考虑到压力与温度的关系。在采用防爆片来释放压力时，与外壳设计压力的配合还应考虑防止偶然爆破的可能性。

1.6接地要求

外壳应能接地。凡不属于主回路或辅助回路的预定要接地的所有金属部分都应接地。外壳、框架等件的相互电气连接应采用紧固连接(如螺栓连接或焊接)，以保证电气上连通。为了保证维修工作的安全，在外壳打开以后的维修期间，应能将主回路连接到接地极。

1.7组合与扩展

高压充气柜应具有组合与扩展的功能。因一次接线多种多样，所以高压充气柜应能通过简单的插件式连接方式进行多样的组合与扩展。在进出线方式上，高压充气柜在每相上应具有插接一根以上电缆的方式或连接绝缘母线的方式。

2结束语

高压充气柜已是开关柜发展的一大趋势。与一般的空气绝缘柜相比，高压充气柜虽然有着诸多的优点，但在设计及加工制造方面也更复杂、更困难。本文只是对高压充气柜壳体的设计方面进行了一些简单地阐述。