GIS防护性能的改进

辛鹏新东北电气集团高压开关有限公司



GIS防护性能的改进

辛鹏
新东北电气集团高压开关有限公司

摘要：本文笔者结合个人实践工作经验与相关参考文献，就GIS防护性能的改进提出几点个人建议，也希望通过本文笔者的粗浅阐述，能够为广大同行在今后的工作中提供有益的参考。

关键词：GIS；防护性能；改进

一、概述

中国的经济建设持续稳定地发展。为了适应经济不断发展的要求，作为能源支柱的电力事业必将发展在先。与常规开关设备相比，SF6全封闭组合电器（以下简称全封闭组合电器），国际上称为“气体绝缘变电站”或“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear，简称GIS），将高压带电部分密封在接地的金属外壳中，内部充入灭弧性能优良的SF6气体作为绝缘介质，结构紧凑，不仅大幅度缩小了体积和站地面积，而且因为导电回路也封闭在金属罐体内，所以几乎可以不考虑环境条件的变化而引起绝缘性能的降低，因而具有高度的可靠性和稳定性，尤其使用于人口比较稠密的城市电网。独具的易维护甚至智能化免维护等优点，已成为变电站新建及改造项目中开关设备的首选。

然而随着GIS产品的广泛应用及普遍运行，近年来多雨潮湿地区户外运行的设备出现多发性操作机构箱渗水导致的传动环节锈蚀情况，上述现象皆系产品密封部位防水防腐设计考虑不足，影响到其使用性能，并最终危害电网运行安全。现以我公司近期开展的提升GIS设备防护性能各项举措为例，谈下GIS防护性能的改进。

二、GIS部件的防护性能改进

（一）原因

经近年来与多地用户讨论及我公司现场勘查，机构箱渗水受潮主要由以下原因造成：

1、大气中的水分、紫外线、高低温度、污秽等如果与密封材料(圈)直接接触、会加速密封材料老化失效；裸金属密封面接触水分、污秽、紫外线等其他介质，产生腐蚀，破坏密封面结构，引起密封功能失效。

2、由于气候（高温、高湿及多雨水）及安装工艺等原因操动机构二次电缆重载插接件与电缆连接处护套有开缝现象，重载插接件与机构箱连接的密封圈老化开裂，导致机构箱进水。

3、由于现场很多环节需开启机构箱，导致防水密封圈失效，机构箱盖板密封不严。

（二）改进方案

1、原各厂家重载插接件与电缆连接处原多为热缩套锁紧结构，此结构易老化变形膨胀，造成接头处开裂由此处渗水，现我公司采用新型金属电缆接头锁紧电缆（电缆接头处采用百叶方式锁紧电缆，对应直径不同的电缆采用变径百叶来锁紧电缆），同时可锁紧金属软管外套，并在装配时要求用胶布包扎裸露的电线电缆伸入插接件外壳内部5mm，用扳手锁紧螺母从而解决了因气候原因造成的连接缝隙进水问题。

2、使电缆槽盒为二次电缆走线保护所用，此部分因板材较薄且制作部规范问题，常因变形造成进水，导致倒灌至产品机构箱体，现应规范制造工艺等工序，并与新型电缆接头紧密配合，达到防水、整齐、美观。

3、重载插接件因其安装简便、便于维护及排查等优点，广泛应用于高铁及高压开关行业，其与机构箱连接的密封环节多由插接件供应商提供。根据现场出现的密封胶圈断裂老化的现象，经多次试验，对该密封圈的技术要求宜提出进一步要求：

密封胶圈防护等级为IP65,具有耐紫外线、日照、高低温老化性能，且在此条件下不允许出现龟裂现象，老化寿命为20年；密封胶圈压缩量保证40％以上。

4、考虑到操动机构箱盖等部位，因现场调试连锁试验等环节，需开箱检查，故原密封结构多采用发泡橡胶，它具有压缩率高及与箱盖连接紧密等特点。但事实上多次开闭机构室，易造成发泡橡胶密封圈的性能降低直至断裂。故所有防水密封圈的材质宜更改为硬度和变形率更好、不易老化的硅橡胶，其邵式硬度应定在50°±5°之间。同时对产品本身的防水密封槽也应优化设计，密封槽法兰外侧更应倒角，已利于防水胶涂抹，并摒弃以往压缩率越高密封越好的理念，应从压缩率及填充率两方面综合考核密封环节。（详见表1，以断路器操动机构及三工位开关操动机构箱盖为例）

表1　新旧材质防水密封圈压缩量对比

5、对于密封薄弱环节应涂抹平面密封剂，并严格规定其涂抹位置及用量，宜在密封槽底面、外侧面及外侧大法兰面全部涂抹。对于密封剂的选择，推荐道康宁7091，此密封剂具有常温下固化，不垂滴，粘结有连续性，固化后成为有挠性的硬橡胶等优点。通过使用该密封剂的亦可增加防水密封的可靠性。

6、对于断路器操动机构室具有体积大、对接面长且极为重要的特点，应从结构上多以考虑，推荐于机构室罐体密封槽内侧增加了防水墙设计(详见图2)，进一步增加防护密封的可靠性。

图2　

三、结语

GIS防护性能是非常重要的，密封环节设计合理与否是保证设备能否长期运行的重要因素，因此要求厂家对防护性能在设计上要严谨，并对可能造成损害的因素考虑周全，现场安装应对每个环节执行到位，保证可靠性。