密封件失效问题分析及提升措施

密封件失效问题分析及提升措施2025年1月8日目录典型电力密封件失效案例分析2电气设备橡胶密封件常见失效原因3密封失效解决措施与建议4研究背景与现状1总结5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS1研究背景与现状湖南2024年月平均气温变化湖南位于北纬25°-30°之间，具有大陆性特点的亚热带季风湿润气候。湖南气候的大陆性特征主要表现在气温的年变化大，冬冷夏热，春秋气温震荡剧烈。冬季严寒和阴雨日数增加及冰冻频繁发生都对电网有直接影响。洪灾冰灾1研究背景与现状据统计，2011年至2024年，湖南省变压器、断路器和组合电器三大类设备的危急严重缺陷中，密封圈失效为主要责任原因的分别占36.98%、33.64%和23.03%,已成为影响变电设备安全稳定运行的一大重要因素，需对其密封失效原因进一步归纳分析，提出具有针对性的密封失效解决措施与建议。缺陷跳闸目录典型电力密封件失效案例分析2电气设备橡胶密封件常见失效原因3密封失效解决措施与建议4研究背景与现状1总结5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS2.1鹅城站换流变中性点套管漏油基本情况：2021年1月18日，换流变中性点套管硅橡胶伞裙与中间法兰粘接面开裂，漏油速度约为10秒/滴，经跟踪至中午时分发展至4秒/滴。原因分析：法兰内两道O型密封圈均已全部落入安装槽口内，基本无突出、无压缩量，可轻松从槽口取出或放入，基本无阻力。推测为丁腈橡胶在长期使用老化后，应力作用下已永久变形，无法回弹导致密封失效。检测分析：对此次案例中丁腈橡胶进行溶胀实验，结果表明橡胶的质量和体积在溶胀后降低，而硬度在溶胀后增高，且去溶胀后质量、体积和硬度都没有恢复。2.2潇湘站#3主变A相a套管末屏对地绝缘异常基本情况：2023年潇湘站站#3主变年度检修期间进行套管绝缘试验时发现A相调补变a套管末屏绝缘电阻偏小，末屏介损偏大，均已超过标准控制范围。原因分析：现场对末屏开罩检查主要原因为末屏罩密封圈尺寸与罩子不匹配，密封圈偏小，造成密封效果不佳。长期运行过程中，潮气慢慢渗透至末屏绝缘瓷套，造成末屏绝缘、介损试验异常。处理情况：更换末屏白色绝缘瓷件及所有密封圈。2.3500千伏水城变2号主变C相漏油基本情况：2022年5月31日

，500kV水城变运维人员雨后巡视发现2号主变C相上部漏油。紧固螺栓后无渗漏，2022年6月8日，原部位再次发生渗漏。原因分析：密封垫破损且偏出槽口密封垫偏离槽口并已开裂。所选配的密封圈厚度不足，密封垫外径尺寸不能完全填满凹槽。密封垫偏出部分受力挤压发生开裂，在主变运行振动下开裂加剧，造成橡胶压缩程度减弱，发生渗漏。处理情况：更换该处密封垫后，对主变进行抽真空后密封试验检验通过，9月11日恢复运行。密封圈变形开裂2.41000kV安吉站湖安Ⅱ线高抗B相渗漏油缺陷基本情况：2017年5月21日，浙江特高压安吉站运维人员巡视发现1000kV湖安Ⅱ线高抗B相基础平台有明显油迹，经检查发现渗漏点为本体与高压升高座法兰连接处。原因分析：该处密封圈可能在安装时局部出槽受压情况，长期热涨冷缩使密封圈受压处弹性下降并出现裂纹，同时近期环境温度上升使受压处压力增大，最终使密封圈受压部位发生断裂，导致本体油柱状喷出。处理情况：拆除高压套管及高压升高座更换密封圈、复装升高座及套管、真空检漏、真空注油、热油循环、静置、试验、恢复连线，用时共计16天。2.51000kV潇湘站GIS分支母线A相漏气基本情况：2023年1月29日，运维人员通过后台对1000kVGIS气室SF6压力进行趋势分析，发现GIST041分支母线A相运行中漏气。原因分析：运维人员到现场对异常气室进行检查，通过红外检漏仪及手持式SF6检漏仪发现泄漏点，位于1000kV潇江I线出线分支母线向上转弯法兰处。停电检查发现在封板近密封圈处，从漏气螺栓顺时针第6至7螺栓处有一道近6cm，深0.3cm的划痕，为安装时工艺控制不慎导致。处理情况：结合潇江I线年度检修，更换T041GIS分支母线A相端盖。2.61000kV潇湘站荆潇I线B相压力释放阀渗油基本情况：2024年12月4日，运维人员在荆潇双线停电期间巡视发现荆潇I线B相隔声罩内压力释放阀处存在渗油现象。原因分析：一次检修人员到现场对压力释放阀检查发现，阀门存在油渗漏痕迹。拆卸检查发现阀芯密封圈与密封槽大小匹配不一致，密封圈偏小，造成密封效果不佳。处理情况：结合荆潇I线停电检修，更换了压力释放阀阀芯密封圈。2.7500千伏挚亭站3号主变A相低压侧套管渗油基本情况：2024年12月23日，500干伏挚亭站3号主变(济南西门子2008年6月投运，2020年1月利旧至亭站)A相低压侧套管(南京智达)渗油，油速快于10秒/滴且有加快趋势。原因分析：分析为套管顶部压紧螺母松动，同时密封垫因气温下降收缩较大，导致渗漏。处理情况：现场对套管顶部松动压紧螺母进行紧固修复，并对其他套管进行检查。2.8小结当设备位移幅值较大时，橡胶密封材料接触表面易发生应力集中和加工硬化，从而导致胶粘层被严重损坏并出现疲劳竖纹，恶化变压器实际工况中的橡胶密封表面质量。不合理的沟槽设计让密封件在装配后存在部分裸露在外现象。使用耐热老化和耐臭氧性能不佳的丁腈橡胶作为密封件，裸露部分在太阳辐射和站内臭氧的作用下，老化和龟裂发生速度加快。0304安装工艺不良，安装人员未对安装中的细节引起足够重视。高温油工况是大型电力变压器中密封件承受的浸油工况，长时间处于高温工况中的橡胶密封件会加快氧气在密封件中的扩散速度，加速其发生氧化。0102密封件失效案例目录典型电力密封件失效案例分析2电气设备橡胶密封件常见失效原因3密封失效解决措施与建议4研究背景与现状1总结5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS3.1密封件失效原因总结密封件失效原因总结案例：1000安吉站湖安Ⅱ线高抗B相渗漏油事件；密封件质量问题——密封件表面存在缺陷，粗糙度不够等；案例：潇湘站GIS分支母线A相漏气事件；1000kV安吉站湖安Ⅱ线高抗B相渗漏油缺陷事件加工装配不良和使用保管不当——粗糙的安装过程导致密封件划伤，密封件储存时间过长等。案例：鹅城站换流变中性点套管漏油事件密封件选材不合理——密封件材料与密封介质相容性差，密封件材料性能不符合于运行环境案例：潇湘站#3主变A相a套管末屏绝缘异常事件；500千伏水城变2号主变C相漏油事件；潇湘站荆潇I线B相压力释放阀渗油事件；500千伏挚亭站3号主变A相低压侧套管渗油事件密封结构设计不当——密封件与安装槽尺寸不匹配，密封件压缩量过大或多小等；3.2密封圈失效形式密封件失效形式

老化受温度变化、机械应力等的影响，会逐渐发生氧化老化、疲劳劣化等现象。损伤密封件的损伤包含制造、运输、安装过程中，因加工工艺问题或受潮腐蚀等原因，造成密封圈、密封槽表面光洁度不够或因异物造成密封面损伤。工艺缺陷设备壳体铸造生产时，若铸件存在砂眼，壳体焊接温度或方法不当，会造成焊缝存在质量问题，会在设备壳体内部存有气泡或缝隙。随着设备运行时间的增加，砂眼和焊缝缺陷劣化，造成设备漏气。异常压缩安装过程中掉落细小杂质或线毛、头发等导致密封圈异常压缩，造成开关漏气。密封槽与密封圈配合失效实际上O形圈的密封效果和密封寿命在很大程度上取决于密封结构。不同的密封结构有着不同的泄漏率、不同的事故率以及不同的O形圈使用寿命。目录典型电力密封件失效案例分析2电气设备橡胶密封件常见失效原因3密封失效解决措施与建议4研究背景与现状1总结5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS电力设备中需要根据密封需求选择合适的橡胶密封件种类，是保障密封效果的重要手段之一。考虑特高压单柱并联电抗器是特高压工程的重要电工装备，其所使用的橡胶阻尼材料需要具有优异的耐变压器油腐蚀性和宽温域阻尼性能以及良好的耐热性能。鉴于特高压单柱并联电抗器用胶料性能指标苛刻，建议用氟橡胶或者氟硅橡胶替代丁腈橡胶。氟橡胶在油类和烃类等溶剂中表现出体积溶胀率较小的特性，其不仅具有优良的耐油、耐高温、耐酸碱腐蚀、耐辐射和耐强氧化剂等性能，还具有良好的物理性能、电绝缘性和小的压缩永久变形。4.1密封件的选材实际产品在生产制造过程中，制造商对橡胶圈的检验多集中在外表面，可以将具有外部气孔、裂纹等缺陷的产品挑选出来，而对于内部有缺陷的产品，目前尚缺乏切实可行的检测方法。从气体密封的可靠性出发，O形圈中心部位的质量隐患大于外部。因此，合力设计槽型结构，减少O形圈在密封槽内的应变情况是关键。4.2.1密封槽的设计、选取及加工矩形槽结构异型槽结构目的：为了验证异型槽和矩型槽在不同形变情景下O型橡胶密封圈中心应力与形变大小比较。模型：采用Mooney-Ｒivlin模型可以较为精确的描述橡胶材料的超弹性特性。平台：在ANSYSWORKBENCH建立有限元模型进行仿真分析。4.2.2异型槽有限元仿真分析Mooney-Ｒivlin超弹性橡胶模型异型槽建模矩型槽建模4.2.3仿真验证矩形槽异型槽ε=10%ε=15%ε=20%ε=25%随着压缩率ε增大，O形橡胶圈在矩形槽应变集中由上下两端(哑铃状)向中间移动成矩形分布、并不断增大；O形橡胶圈在T形槽应变集中由3个接触部分(下、左、右)向4个接触部位(上、下、左、右)过渡，再逐渐向各部延展，最后成T形分布，并不断增大。由仿真分析可知，相同形变条件下，T型槽中心应力明显小于矩形槽，从产品可靠性原理出发，相同形变条件下，异型槽结构密封件可靠性优于矩形槽。试验数据试验结构示意图4.2.4气密性验证试验结果表面：两种槽型结构相比，异形槽的开关气体泄漏量小于U形槽。经计算，矩形槽结构的密封面有效接触线宽为16.4mm，而异形槽的有效接触线宽为31.78mm，为矩形槽的近2倍，故其气密性要明显优于矩形槽。山东泰开公司提出了开关双密封设计改型。开关对接处密封采用主密封+辅密封方式，辅密封作为第二道屏障可防止气体泄漏；相较于对接面只涂敷防水密封胶，可更好的起到防水作用，进一步保护主密封。4.3采用新型密封技术原理图实物图目录典型电力密封件失效案例分析2电气