孙琼，许罗生，王振，金光耀，包联霜，青格乐图，马源
平高集团有限公司，河南平顶山，467001）
摘要：特高压气体绝缘直流穿墙套管主要应用于特高压变电站、换流站和试验室等场合，作为特高压变压器、气体绝缘金属封闭开关设备等电力设备进出线或特高压电路穿墙的载电通道，起到绝缘和机械支撑作用，是发展能源互联网、保证电网系统安全稳定运行的关键设备，直接关系到大电网的安全。本文就±1100k气体绝缘直流穿墙套管关键加工制造、装配工艺技术进行深入研究分析，并有针对性的提出解决方案和措施，保证特高压气体绝缘直流穿墙套管的加工制造质量。
关键词：特高压气体绝缘直流穿墙套管；产品结构；加工制造；装配工艺技术
0引言
特高压气体绝缘直流穿墙套管主要用于导体穿过建筑物或墙体，起对墙体绝缘和载流作用。特高压气体绝缘直流穿墙套管内部充满SF6气体，一端连接阀厅外直流场设备，一端连接阀体内换流阀塔。特高压气体绝缘直流穿墙套管性能要求极高，不仅受高电压、大电流、拉力、震动、大气污秽等方面的影响，而且在材料、设计、工艺、试验等方面极具挑战性和难度，本文主要从特高压气体绝缘直流穿墙套管材料、加工制造、装配工艺技术等方面进行深入分析和研究，有效解决了特高压气体绝缘直流穿墙套加工制造和装配工艺的技术难题。
1特高压气体绝缘直流穿墙套管超长导体成型技术
我公司±1100气体绝缘直流穿墙套管用中心导体长约30m,制造难点在于由于导体过长，用车床加工焊接坡口时，容易产生挠度弯曲，发生危险，在拼焊时，拼焊找正比较困难，对铆装焊接的工艺控制、焊接后打磨抛光和两侧垂直度要求严格，需要制定一系列工艺控制措施来保证。结合公司现有的导体加工经验，对于该超长导体的拼接结构、坡口加工、导体焊接、抛光等内容分别进行工艺保证。
导体坡口加工及抛光：考虑到原材料入厂长度，而且过长的导电杆在加工时如果直线度较差，会存在严重挠摆，不便加工坡口，故综合各方面因素，需要将中间导体一分为二或一分为三，每一段加工止口后进行焊接。根据±1100kV直流穿墙套管中心导体的抛光要求，对于±1100直流穿墙套管中心导体焊接前分段导体使用砂带磨床进行抛光，依次使用不同型号的砂带和千页轮对导电管进行抛光。
导体焊接及焊缝修磨：铆装前对导体坡口处理，清除导电管两端坡口处尖角毛刺和导电管内部的金属屑和灰尘。采用MIG焊接，选用合适的焊丝、焊接电流、焊接电压和气流量完成导体铆装。导体铆焊完成后开始进行导体焊接，导体焊接前，将导体置于滚轮架上，开启滚轮架，清理坡口及焊点，再将导体放置于焊接变位机上，调节至合适位置以便于焊接，将接地铜导体搭接到被焊接导体上，完成导体焊接。导体焊缝完成后，用铣刀去除高出导体表面的焊缝，用弹性磨盘进行焊缝表面打磨，用百洁布清除导体表面铝屑。
导体着色探伤：在导体焊缝表面均匀地喷涂渗透剂，将清洗剂喷洒在焊缝表面，清除导体焊缝表面的渗透剂，在导体焊缝表面喷涂显像剂，观察有无缺陷。若有缺陷，其形状将随渗透剂逐渐显现出来。焊缝有缺陷时，应将缺陷彻底铲除，再进行补焊、着色探伤。渗透剂无渗透，焊缝合格。
2特高压气体绝缘直流穿墙套管超大罐体成型技术
±1100气体绝缘直流穿墙套管筒体焊装总长约2.5米，总重约3.3吨，且具有严格的气密性要求；在加工过程中需要根据筒体的具体结构，确定焊接收缩量，制定合理的焊接工艺参数，安排合理的加工生产流程，对精密形位公差和尺寸公差，要求一次装卡加工完成。
该±1100气体绝缘直流穿墙套管中间筒体材质为钢材，支撑法兰为不锈钢，中间需要开三个割口，筒体总长约2.5米，最大外径为2.2米，总重约3吨。结合公司大型罐体制造经验，对于该项目中超大罐体的焊前处理、焊接成型、焊后处理等内容分别进行工艺研究。
筒体成型前需先进行下料，下料采用数控火焰切割机进行切割下料。对于碳钢类的板材，由于库存时间等原因，其表面存留大量氧化皮，该氧化皮在筒体卷制时会影响卷制内径的表面质量，在筒体卷制之前，先进行喷砂除锈处理；根据筒体材质及板厚尺寸，设计合适的焊接坡口，有利于焊接成型，提高坡口加工效率和焊接效率，提高焊缝质量，避免焊接缺陷；在卷板机上对板材进行滚圆后，完成筒体环焊缝、纵缝焊和法兰的焊接。焊接完成后，根据压力容器的检验要求，对筒体环、纵焊缝进行全部的X光探伤检验，对于其余焊缝需要进行100%的着色探伤和超声波探伤，合格后对罐体进行试压试漏、喷砂、涂装处理。
3特高压气体绝缘直流穿墙套管双层屏蔽装配工艺技术
±1100气体绝缘直流穿墙套管双层屏蔽装配、中间筒体装配、屏蔽对接装配、导体装配等装配关键工序控制严格，零件尺寸大，装配调节困难，需要严格的装配工艺和装配工装来满足装配要求。
双层屏蔽由中间屏蔽、外部屏蔽、接地屏蔽和绝缘支撑组成，由于尺寸长，且为旋压屏蔽类，容易产生磕碰划伤，故水平安装对接较为困难；若竖直装配，则需要水平翻转至水平位置，方便对接，需要设计专用的装配平台且具备翻转功能；内外屏蔽要求同轴，内屏蔽外径与外屏蔽内径公差要求严格，装配保证十分困难，需要设计专用的对中工装；双层屏蔽装配后，由于其薄壁易变形，不适合直接触地存放，故需要设计专门应用于双层屏蔽工序间运输的工装；在双层屏蔽装配完成后，由于其重心位置不适合吊装，需要设计专用的吊装工装，吊装工装应能保证双层屏蔽水平吊运，方便对接。
±1100气体绝缘直流穿墙套管双层屏蔽水平装配不便于对中调节，考虑到屏蔽对接时为水平状态，屏蔽装配工装按照水平安装设计，根据装配需求可以进行旋转，便于吊装和对接操作。支撑托盘的固定孔设置适应不同分度圆的法兰；两支撑托盘的间距根据不同规格尺寸的屏蔽，调整间距后用于其装配作业，提高其通用性，下支撑设置不同间距的孔系，便于调节间距,托盘旋转到水平状态或竖直状态后，可插入定位销固定,屏蔽装配工装下部安装万向轮，便于装后屏蔽的转运。
双层屏蔽需要对接到套管侧，但由于套管为水平放置，需要将屏蔽水平吊装，找出屏蔽的重心位置设置吊点。双层屏蔽对中的设计采用了2对共六支对中工装来保证，因双层屏蔽的材质为纯铝材质，质地较软，为防止工装划伤屏蔽，对中工装采用聚四氟乙烯材料。
通过±1100气体绝缘直流穿墙套管内部屏蔽装配工装及装配工艺技术研究，解决了直流穿墙套管内部屏蔽、导体等零件尺寸大，装配调节困难的难题。
4总结
通过本项目对±1100气体绝缘直流穿墙套管材料、加工制造、装配工艺等关键技术进行分析和研究，有效解决了制约特高压气体绝缘直流穿墙套以下加工制造和装配工艺的技术难题：
1）有效解决了特高压气体绝缘直流穿墙套管超长导体成型技术难题。
2）有效解决了特高压气体绝缘直流穿墙套管超大罐体成型技术难题。
3）有效解决了特高压气体绝缘直流穿墙套管双层屏蔽装配工艺技术难题。
参考文献
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[2]刘燚冲，邓德良，曹强，彭鑫林，赵东辉. 特高压换流站直流穿墙套管安装工艺探研[J]. 湖南电力，2017.
[3]陈祝年. 焊接设计简明手册[M]. 北京：机械工业出版社，1997.
作者简介：孙琼(1982—)，女，大学本科，工程师，研究方向为从事高压电器开发设计工作，