充气柜穿墙套管碎裂故障分析与处理

刘富龙

（宁波天安（集团）股份有限公司，浙江 宁波315700）

0 引言

应用于110kV变电站中的10kV充气柜时常发生SF6气体泄露，造成气压下降，影响开关柜电气绝缘性能，给开关柜运行带来安全隐患。现针对此类产品设计安装中的一些问题进行分析总结，供大家共同分析探讨，并作改进，以杜绝类似问题发生。

1 故障现象及分析

1.1 故障现象

10kV充气柜运行一段时间后，低气压报警启动，断路器气室压力下降，经SF6气体检漏仪检测为穿墙套管部分漏气，拆卸穿墙套管后发现密封槽部分碎裂，如图1所示，开关柜底板密封部位完好，如图2所示。

图1 密封槽部分碎裂

图2 开关柜底板密封部位完好

1.2 故障分析

如图1所示，穿墙套管密封槽部分碎裂发生气体泄露，与穿墙套管配合部分的密封面光滑无缺陷。开关柜一开始在安装出厂后无漏气现象，运行一段时间，断路器开关分合操作几次后出现气体泄漏。现我们针对穿墙套管连接结构进行分析。

1.2.1 穿墙套管上部连接结构分析

穿墙套管上部与开关柜断路器下出线铜母排直接连接，铜母排直接与断路器静触座支架硬连接，由于此开关柜为大电流1 600 A，故采用2组穿墙套管，如图3所示。拆除铜母排后，铜母排连接部位出现错位，如图4所示。由此可见穿墙套管在铜母排连接后存在很大的连接应力，当开关柜断路器分合闸时，此应力直接作用于穿墙套管上，断路器的分合操作力全部传递给穿墙套管，大大增加了穿墙套管的应力变形，在一定的作用力下穿墙套管就发生了碎裂。

图3 采用2组穿墙套管连接

图4 铜母排连接部位错位

1.2.2 穿墙套管下部连接结构分析

穿墙套管下部为出线，与电缆铜搭子导体部直接连接，如图5所示。拆除连接螺栓后发生连接位置移动，如图6所示。此现象说明电缆铜搭子与穿墙套管存在很大的连接变形，并产生应力，在电缆通电后产生的电动力和连接应力进一步作用于穿墙套管，使得穿墙套管发生碎裂。

图5 出线与电缆铜搭子导体部直接连接

图6 连接位置移动

1.2.3 穿墙套管密封面连接结构分析

穿墙套管与开关柜通过O形密封圈与开关柜抛光面底板用螺栓压紧固定，形成气体密封，如图7所示，拆除穿墙套管后如图8所示。2个穿墙套管位置较远，在充气后气室底板容易产生变形，螺栓固定后同样存在变形应力，长期运行后穿墙套管存在碎裂的可能。

图7 气体密封

图8 拆除穿墙套管后

2 故障处理方法

上述均为硬连接方式产生的应力直接作用于穿墙套管，而穿墙套管为环氧树脂材料，是所有连接件中最为薄弱的部分，其很可能会直接因所产生的应力而发生碎裂，从而导致漏气现象发生。针对上述存在的问题，现改进如下：

（1）穿墙套管上部与断路器开关静支架连接采用软连接方式，一方面可以去除铜母排硬连接产生的应力，另外还可吸收断路器操作时的分合闸弹跳作用力。

（2）穿墙套管下部与电缆铜搭子导体部分连接采用软连接过渡，如图9所示，可以去除硬连接产生的应力，同时消除电缆通电后产生的电动力，隔绝了对穿墙套管的应力作用。

（3）穿墙套管与开关柜底板密封固定部位采用法兰盘焊接固定安装，如图10所示，保证穿墙套管与开关柜底板接触部分平整无变形。同时螺栓固定部分采用法兰垫圈，如图11所示，保证了螺栓紧固力均匀作用于穿墙套管，从而消除了穿墙套管密封固定时的不均匀固定应力。

图9 采用软连接

图10 采用法兰盘焊接固定

3 结语

通过一起充气柜漏气故障，查找出其是由穿墙套管碎裂引起，从而进一步分析并从根本上解决了问题，总结了充气柜一次导体硬连接应用于穿墙套管存在的结构问题，为以后充气柜类似结构的设计提供了一些借鉴。

图11 螺栓固定部分采用法兰垫圈