充氣柜穿墻套管碎裂故障分析與處理

劉富龍

（寧波天安（集團）股份有限公司，浙江 寧波315700）

0 引言

應用于110kV變電站中的10kV充氣柜時常發生SF6氣體泄露，造成氣壓下降，影響開關柜電氣絕緣性能，給開關柜運行帶來安全隱患。現針對此類產品設計安裝中的一些問題進行分析總結，供大家共同分析探討，并作改進，以杜絕類似問題發生。

1 故障現象及分析

1.1 故障現象

10kV充氣柜運行一段時間后，低氣壓報警啟動，斷路器氣室壓力下降，經SF6氣體檢漏儀檢測為穿墻套管部分漏氣，拆卸穿墻套管后發現密封槽部分碎裂，如圖1所示，開關柜底板密封部位完好，如圖2所示。

圖1 密封槽部分碎裂

圖2 開關柜底板密封部位完好

1.2 故障分析

如圖1所示，穿墻套管密封槽部分碎裂發生氣體泄露，與穿墻套管配合部分的密封面光滑無缺陷。開關柜一開始在安裝出廠后無漏氣現象，運行一段時間，斷路器開關分合操作幾次后出現氣體泄漏。現我們針對穿墻套管連接結構進行分析。

1.2.1 穿墻套管上部連接結構分析

穿墻套管上部與開關柜斷路器下出線銅母排直接連接，銅母排直接與斷路器靜觸座支架硬連接，由于此開關柜為大電流1 600 A，故采用2組穿墻套管，如圖3所示。拆除銅母排后，銅母排連接部位出現錯位，如圖4所示。由此可見穿墻套管在銅母排連接后存在很大的連接應力，當開關柜斷路器分合閘時，此應力直接作用于穿墻套管上，斷路器的分合操作力全部傳遞給穿墻套管，大大增加了穿墻套管的應力變形，在一定的作用力下穿墻套管就發生了碎裂。

圖3 采用2組穿墻套管連接

圖4 銅母排連接部位錯位

1.2.2 穿墻套管下部連接結構分析

穿墻套管下部為出線，與電纜銅搭子導體部直接連接，如圖5所示。拆除連接螺栓后發生連接位置移動，如圖6所示。此現象說明電纜銅搭子與穿墻套管存在很大的連接變形，并產生應力，在電纜通電后產生的電動力和連接應力進一步作用于穿墻套管，使得穿墻套管發生碎裂。

圖5 出線與電纜銅搭子導體部直接連接

圖6 連接位置移動

1.2.3 穿墻套管密封面連接結構分析

穿墻套管與開關柜通過O形密封圈與開關柜拋光面底板用螺栓壓緊固定，形成氣體密封，如圖7所示，拆除穿墻套管后如圖8所示。2個穿墻套管位置較遠，在充氣后氣室底板容易產生變形，螺栓固定后同樣存在變形應力，長期運行后穿墻套管存在碎裂的可能。

圖7 氣體密封

圖8 拆除穿墻套管后

2 故障處理方法

上述均為硬連接方式產生的應力直接作用于穿墻套管，而穿墻套管為環氧樹脂材料，是所有連接件中最為薄弱的部分，其很可能會直接因所產生的應力而發生碎裂，從而導致漏氣現象發生。針對上述存在的問題，現改進如下：

（1）穿墻套管上部與斷路器開關靜支架連接采用軟連接方式，一方面可以去除銅母排硬連接產生的應力，另外還可吸收斷路器操作時的分合閘彈跳作用力。

（2）穿墻套管下部與電纜銅搭子導體部分連接采用軟連接過渡，如圖9所示，可以去除硬連接產生的應力，同時消除電纜通電后產生的電動力，隔絕了對穿墻套管的應力作用。

（3）穿墻套管與開關柜底板密封固定部位采用法蘭盤焊接固定安裝，如圖10所示，保證穿墻套管與開關柜底板接觸部分平整無變形。同時螺栓固定部分采用法蘭墊圈，如圖11所示，保證了螺栓緊固力均勻作用于穿墻套管，從而消除了穿墻套管密封固定時的不均勻固定應力。

圖9 采用軟連接

圖10 采用法蘭盤焊接固定

3 結語

通過一起充氣柜漏氣故障，查找出其是由穿墻套管碎裂引起，從而進一步分析并從根本上解決了問題，總結了充氣柜一次導體硬連接應用于穿墻套管存在的結構問題，為以后充氣柜類似結構的設計提供了一些借鑒。

圖11 螺栓固定部分采用法蘭墊圈