敞开式隔离开关垂直连杆与机构箱表面防雨水护套的研制

国网青海超高压公司 马 坚

1 引言

变电站敞开式隔离开关的垂直连杆与机构转轴在机构箱表面的密封中，会有雨水漫渗、倒流等问题，这不但会导致垂直连杆与机构转轴处产生生锈，导致钢管强度降低等问题。与此同时，雨水还会侵入转换开关、辅助开关等元件，导致频繁出现直接接地信号，甚至还会烧坏内部元件。在常规的维修工作中，如果是带着电气设备的立式传动装置，则需要将立式传动装置拆下，这是一项很困难的工作，也是一项很有风险的工作。

2 研制背景

根据电网公司的要求，电气设备的机构箱必须达到IP55的防水防尘级别。但是，在对全站设备机构箱、端子箱进行整改排查的时候，仍有一些设备机构箱的密封性能存在着显著的问题。这种机械盒因其成本和防湿性能不够理想，在喷雨测试时很难满足电力公司对其防水、防尘性能的要求。尽管经过改造后，大多数机械箱都具备了良好的密封能力，但是仍然有一些机械箱中有移动的零件，其防水能力并没有得到提高，这对装置的正常运转带来了很大威胁，室外的隔离开关机构箱的受潮状态如图1所示。

图1 户外隔离开关机构箱受潮情况

对装备敞开式隔离开关相对较多的三个变电站进行了机构箱数量、受潮数量及因受潮产生的故障次数进行统计，其中机构箱受潮原因绝大多数为隔离开关操作杆处，因存在旋转活动机构，在长时间的运行与分合运动中，操作杆与箱体接缝增大，导致在雨雪天气，水分从接缝处侵入机构箱，使机构箱受潮。户外隔离开关机构箱受潮情况与故障次数统计见表1。

表1 户外隔离开关机构箱受潮情况与故障次数统计

3 防雨水护套的研制

3.1 防雨水护套的结构

此次研发的防雨护套，是在绝缘开关机构箱的传动杆上安装一套伞状的防雨护套（伞状的防雨护套的制造条件不能对绝缘开关传动杆的正常机械传动造成任何影响），利用雨伞的巧妙的力学原理来改变雨水的流向，从而实现了避水法。另外，在断路器机械箱体面的驱动杆附近，形成一个圆筒状的防水圆环，该圆环设置在防水套管内，防水套管为一个容易装配的子母接头。只有将防水护罩与防水圆环结合起来，可以有效地阻止在断电装置机械盒表面上的积水向机械盒内渗透，以及雨水沿着伞状防水护罩向机械盒内流动，从而不会导致机械盒中直流系统接地以及交流短路[1]。

3.2 防雨水护套的设计原理及制作

户外隔离开关机构箱传动杆的防雨水护套，利用高温硫化硅橡胶伞形防雨水护套改变雨水顺着传动杆流入机构箱内部的方向，使雨水顺着高温硫化硅橡胶伞形防雨水护套流至机构箱表面排除；同时，与在防雨水护套内部的高温硫化硅橡胶泥组成的防渗水圆环相互配合，让机构箱表面积水无法渗入机构箱内部。隔离开关机构箱传动杆防雨水护套如图2所示。

图2 隔离开关机构箱传动杆防雨水护套

此次研制的防雨水护套采用高温硫化硅橡胶材质，高温硫化硅橡胶具有多种优秀的特性。

一是高温稳定性：经过长时间日晒仍会保持柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化；

二是低温稳定性：高原地区冬日夜间室外气温最低可达到-40℃，高温硫化硅橡胶在低温环境中性能稳定；

三是电气性能：高温硫化硅橡胶材料具有优异的绝缘性能，具有优秀的耐电晕性和耐电弧性；

四是物理机械性能：高温硫化硅橡胶材料具有比普通的橡胶材料更加优异的物理机械性能，能满足伴随机构箱操作杆运动的功能；

五是化学性能：高温硫化硅橡胶材料无毒、无味，不会在安装中对人体造成隐形损害，并且不会对环境造成污染。高温硫化硅橡胶材料完全满足本次防雨水护套的所有性能要求。

防水护罩使用的是一种在绝缘开关机械箱面上的传动杆周围的圆筒状防水护罩，并使用一种密封胶来封闭，以确保防水护罩与绝缘开关机械箱的表面结合并有一个较好的密封，以确保不会有水从绝缘开关机构箱面上渗透到机械箱内；本项目提出了一种新型的断开式断路器传动段防雨护套，该防雨护套系在断路器的驱动段，其上方的防雨护套与断路器连成一体，其下方的防雨护套系固于变速器连杆之上，并与变速器杆法兰相连接，以保障该防雨水护套与变速器的密封性，使雨水护套与变速器杆之间的雨滴形成一个圆形的防水圆环，且该防水护套呈伞状，不会对断路器正常运转造成干扰，起到防水和防水双重作用，可有效地解决断路器机件盒内部积水、潮湿等问题。根据现场实际测量防雨水护套装置尺寸见表2。

表2 防雨水护套装置尺寸（单位：cm）

最终制作出此防雨水护套，实物如图3所示。

图3 防雨水护套实物

3.3 防雨水护套的安装

将制作的隔离开关机构箱传动杆防雨水护套子母扣打开，套在隔离开关机构箱传动杆上，用密封胶把防雨水护套上部与传动杆间的缝隙进行密封；防雨水护套与传动杆法兰面紧密粘连；机构箱表面用高温硫化硅橡胶泥制作与防雨水护套匹配的防渗水圆环，并包裹在防雨水护套内部；扣上防雨水护套子母扣，并用密封胶把子母扣间的缝隙进行完全密封，防雨水护套会随传动杆转动，保证了雨水不会随传动杆流下而渗入机构箱中，安装防雨水护套应在晴朗天气下进行，以保证安装效果不会受恶劣天气破坏。

4 应用情况

加装防雨水护套之后，根据《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验 R ：水试验方法和导则》中，Rb2（IPX5）浸润测试中，使用专门的喷洒装置，对Rb2 （IPX5）浸润测试进行了详细的测试[2-3]。密封状况良好，加装防雨水护套之后隔离开关机构箱受潮情况及故障次数见表3。

表3 加装防雨水护套之后隔离开关机构箱受潮情况及故障次数表

经过与表1数据比较，加装防雨水护套后的隔离开关机构箱内部进水受潮率大大降低，因受潮故障次数整体降低11次、隔离开关机构箱内部进水受潮率整体率降低12%，此防雨水护套的应用效果显著。

5 结语

本发明的断路器机械盒防雨罩，是对已有的断路器机械盒防雨罩的改进与创新，与其他常见的断路器机械盒防雨罩比较，有如下特点。

一是本发明的防雨罩制作简便，断路器可在带上电源时使用，方便安装；二是只要调节防水套管或方形透水筒的直径，即可适应各种类型的断路器机械盒；三是防雨水护套采用硫化硅橡胶材料制作，成本低；四是使得连接件和防水套管的密封性更好，在室外使用时，不会出现老化现象；五是这种防雨罩不仅可以避免将雨水从机械杆子中引入到机械箱体中，还可以避免机械箱体表面的积水从机械杆子的间隙中进入到机械箱体中，从而实现了多方向的防雨。