1影响SF6电器泄漏量的因素

从设计、加工、生产管理等多方面分析，以下各因素对开关SF₆泄漏量有较大影响。

（1）密封圈压缩率的影响

从式（10-1）看出，减小δ和增大l是减少泄漏的最重要因素。当压差p₀一定时，增大密封圈的压缩率（即增大弹性力F）就能减小δ，直至δ=0。但是，密封圈的压缩率不能太大，否则会增大压缩永久变形，使密封圈使用寿命下降。

对多种橡胶密封圈试品的密封试验表明，金属—金属法兰密封和金属法兰—瓷件密封，对O形圈压缩率有不同的要求，合理的压缩率列于表10-1。

表10-1 O形圈压缩率

考虑到动密封装配的要求和控制运动轴的转（直）动摩擦阻力的要求，动密封压缩率不允许取较大值，只能限定在12%左右。由于压缩率较小，因此用O形圈作动密封，其气密性不太好，重要部位不宜采用。在GCB/GIS密封设计中，O形圈在运动轴上常作防尘圈使用。

（2）密封面表面粗糙度的影响

早期设计曾流行“越光越好”的概念，因此密封面车好后再滚挤压加工，以获得近于镜面的高光滑效果。SF₆密封结构的研究试验结果反复证实：用车（镗）刀加工的密封面上，刀痕形成的同心圆，在合适的表面粗糙度（R_a3.2～6.3μm）范围内对气密性有利。

如图10-2b所示，在表面粗糙度（R_a3.2～6μm）范围内，橡胶圈与密封面弥合良好，同心圆刀纹增大了SF₆泄漏通道的距离，即式（10-1）中的泄漏通道l实际值增大了，泄漏量变小。

但是，在表面粗糙度超过R_a12.5μm时，如图10-2c所示，O形圈与密封面接触不良，易漏气。相反，滚挤压镜面太光，得不到同心圆刀纹的“阻力”作用，其气密性也不令人满意，见图10-2a。

用砂轮磨制的瓷密封面，其磨痕不是封闭的同心圆，而是杂乱无章的、断续的短线（线长约3～6mm），相当一部分磨痕是顺着SF₆泄漏通道的方向（径向），见图10-2d。因此，瓷件的密封比金属件密封更困难，克服这一困难的有效措施一是适当加大密封圈的压缩率（见表10-1），二是严格控制瓷密封面的表面粗糙度，精磨至R_a1.6μm，将磨痕对气密性的破坏作用限制到尽可能小。三是用净布（纸）沿瓷套径向擦净污迹和瓷粉，并用手摸密封面一定要无瓷粉滚动的感觉；否则，仅目视“干净”是不行的。

（3）密封槽形的影响

图10-2 密封面微观示意

a）滚压近于镜面 b）车（镗）面R_a3.2～6.3μm c）车（镗）面R_a12.5～25μm d）瓷密封面磨痕

密封槽一般取矩形，见图10-1。当零件尺寸十分紧张，矩形槽布置很困难时，可用三角形槽，见图10-3。法兰密封面或密封槽外的法兰面因切削加工平面度的影响或焊接变形的影响，装配好后两法兰面间在微观上总存在一定的间隙δ₀（见图10-1），在气压p₀作用下，橡胶圈可能被挤入该缝隙，在密封槽内、外圆的上棱倒圆角r，可保护密封圈不被夹角剪坏；密封槽的下圆，也倒圆角R，可以减轻密封圈在气压p₀作用下过分挤入槽根部产生永久变形的可能性。

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图10-3 三角形静密封槽

图10-4 三种不同深度的静密封槽

矩形密封槽的深度，在不同的情况下有所差异。见图10-4a，槽外径D较小时，上部盖板密封面和整个法兰平面都按R_a3.2_μm加工，槽深为h₁，当槽外径D较大时，见图10-4b，上部盖板先按R_a12.5μm加工，再在与O形圈接触部分精车（镗）密封面（R_a3.2μm），深0.1^+0.1mm，因此在密封圈压缩率不变的前提下，h₂=h₁-0.2mm。当槽的上部是瓷件时，因瓷密封面比其法兰面下凹0.1^+0.2mm，同样原因，此时槽深h₃=h₁-0.3mm，见图10-4c。

槽宽B值应大于O形圈线径d，使槽留有足够的空间，使O形圈装好后，它只产生变形而不出现体积压缩，也就是使O形圈的内圆侧（受压侧）与密封槽内圆侧（非密封面侧）保持一定的间隙（见图10-1）。密封圈在工作时如果出现体积压缩，就会明显增大压缩永久变形，缩短使用寿命。

使用O形圈的动密封和侧面静密封槽形，对槽深有特殊要求，应按表10-3的h₄取值。侧面密封槽可放在轴上也可放在套上，见图10-5。

图10-5 使用O形圈的动密封和侧面静密封槽

（4）密封圈材质的影响

对SF₆电器密封性能影响较大的两个主要的橡胶性能分述如下：SF₆电器属较低气压（0.4～0.6MPa），对泄漏率控制很严（年泄漏率为0.5%～1%），要求橡胶硬度适中（70左右）。硬度不宜太高，否则密封圈与密封面之间很难获得良好的弥合性。硬度太低也不好，虽有良好的弥合性能，但接触压力（密封力）不足，也不能获得良好的密封性能（见图10-1）。第二个重要性能是压缩永久变形，要求在使用的温度（-40℃～+80℃）范围内其压变低于20%，并有良好的密封性能。

（5）生产管理水平的影响

任何优秀的设计、先进的工艺都必须靠严格、科学的生产管理来保证实施。可以说，没有严格科学的生产管理就没有产品的气密性。

管理主要体现在以下几个方面：

原材料：按技术要求（协议）控制质量，妥善保管，谨防变质。

加工：严格执行设计图要求和工艺规程要求，按图按工艺要求检验。

工件转运和保管：用专用工位器具（或必要的包装）转运与保管，文明操作，谨防碰撞划伤和雨水侵蚀。

组装：发现密封面损伤件拒装。仔细清理，确保产品清洁度，按图按工艺要求装配。