摘要：文章结合实际生产过程中GCB1G0型断路器容易出现漏气的现象，通过分析找出了缺陷所在，介绍了有效的解决方法，提高了GCB1G0型断路器的可靠性，创造了可观的经济效益，同时也给技术人员对组合电器的性能优化提供了参考思路。

关键词：断路器；传动主轴；缺陷消除；组合电器；性能优化 文献标识码：A

中图分类号：TM561 文章编号：1009-2374（2016）05-0036-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.019

1 概述

组合电器即气体绝缘金属封闭开关设备（Gas lnsulated Switchgear），简称GIS。它将所有带电导体密封在与地网相连的金属罐体里面，内充带有绝缘与灭弧作用的SF6气体，具有占地面积小、可靠性高、安装周期短、免维护等优点，为电网系统的稳定运行发挥了重要作用。在72.5kV及以上的高压、超高压以及特高压领域，组合电器已占据了主导地位，也是城市化进程的必然选择。

GCB1G0型断路器是组合电器最核心的器件，直接影响着组合电器整体性能水平。传动主轴作为断路器的关键传动部件，负责连接气室外部操作机构与气室内部灭弧室，既承受着强大的操作载荷，也承担着细腻的气体密封需求，工况比较复杂。多年以来，GCB1G0型断路器在出厂检验环节多次出现气体泄漏的情况，即气体密封性能不稳定，给生产造成了损失，也给产品的可靠运行埋下隐患。但由于断路器的特殊地位，加上断路器的系统性较强，一般情况下技术人员不会轻易地去碰触其结构上的更改，导致该缺陷一直存在。然而只要有缺陷存在，我们就应当努力去解决，保证产品可靠性是每个技术人员的责任。下面笔者将从传统的技术思路来讲述解决该缺陷的方法。

2 缺陷的影响及分析

2.1 缺陷的影响

GCB1G0型断路器内充0.6MPa压力的SF6气体，若因密封配合不良而导致漏气的返修，将造成0.1MPa气体不能被回收（重量约为10kg），按现时气体价格80元/kg计算，直接经济损失是10×80=800（元）。间接的损失是返修所用工时：气体回收1.2工时；解体及重新装配6工时；抽真空2工时；充SF6气体0.25工时；检漏试验1工时，共计返修所需时间为10.45工时。因返修造成的设备运行损耗、水电损耗等不做计算。需要说明的是，以上是单台断路器出现漏气时的损失。

2.2 缺陷的分析

通过结构分析，笔者发现传动主轴的密封面与轴承装配面处于同一个柱面上。在装配时需先安装轴承后装密封圈，轴承的过渡配合会挤压刮花密封面，造成密封圈与主轴配合不良而漏气。

3 缺陷的消除

解决该缺陷最有效的途径有两种：一是将轴承配合面与密封面设计成不在同一柱面上；二是调换轴承与密封圈的装配顺序。受断路器传动结构的影响，第二种途径不可行。因此我们采取第一种方案进行设计。

考虑到密封圈的通用性，我们不变更密封配合面尺寸。因此根据轴承与密封圈装配的先后顺序，须将轴承配合面尺寸设计为大于密封配合面尺寸。原轴承型号是6208-2Z，内径为40mm，外径为80mm。查《机械设计手册》深沟球轴承标准规格表可知，大一个规格的轴承内径是45mm，为了减少轴承外径尺寸变化对传动室的影响，须将轴承外径尺寸变化量控制在最小范围内，查得外径是85mm，即理想的规格是6209-2Z。在确定轴承规格后，须进行下面三步验算：

3.1 灭弧室能量计算

单相灭弧室直线运动件（上下运动）质量m1=8kg，机构传动件质量m2=10kg，传动比为1.5，归化到单相触头后的质量m=8+10/（3×1.5）=10.2kg，压气缸截面S=12255mm2，气缸额定气压po=0.6MPa，分闸速度vf=5.5m/s。

3.1.1 分闸加速能量为：

4 验证

在新方案中，长主轴的轴承装配面尺寸比原方案增大，其余尺寸未发生变更，因此可以直接判断新方案的长主轴的强度高于原方案，不必进行强度验算。根据第三部分的轴承选型方案，笔者投制了样件并进行了机械特性测试、机械寿命测试，性能指标都满足设计要求，经过数次的拆卸、装配后对样件进行气密性检验，未出现漏气现象。因此，新方案可以应用于工程当中，消除了GCB1G0型断路器的漏气缺陷。

5 结语

任何核心的零部件，其设计都是有依据的。当存在缺陷时，我们只要找出问题所在，分析各元素之间的相互关系，就能选择出合适的解决方案。从设计依据着手，逐步深入地对方案进行验算，并最终落实解决方案（借助目前普遍使用的有限元分析仿真工具可提升计算的效率及准确性）。必要时投制样件进行测试，通过实际的测试来进一步验证理论计算，最终可靠地消除产品缺陷，提升产品可靠性。

参考文献

[1] 黎斌.SF6高压电器设计（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2003.

作者简介：伍兆辉（1982-），广州白云电器设备股份有限公司主任设计师，研究方向：高压组合电器（GIS）的研发及工程设计。

（责任编辑：陈 洁）