密封件失效問題分析及提升措施2025年1月8日目錄典型電力密封件失效案例分析2電氣設備橡膠密封件常見失效原因3密封失效解決措施與建議4研究背景與現(xiàn)狀1總結5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS1研究背景與現(xiàn)狀湖南2024年月平均氣溫變化湖南位于北緯25°-30°之間，具有大陸性特點的亞熱帶季風濕潤氣候。湖南氣候的大陸性特征主要表現(xiàn)在氣溫的年變化大，冬冷夏熱，春秋氣溫震蕩劇烈。冬季嚴寒和陰雨日數(shù)增加及冰凍頻繁發(fā)生都對電網(wǎng)有直接影響。洪災冰災1研究背景與現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計，2011年至2024年，湖南省變壓器、斷路器和組合電器三大類設備的危急嚴重缺陷中，密封圈失效為主要責任原因的分別占36.98%、33.64%和23.03%,已成為影響變電設備安全穩(wěn)定運行的一大重要因素，需對其密封失效原因進一步歸納分析，提出具有針對性的密封失效解決措施與建議。缺陷跳閘目錄典型電力密封件失效案例分析2電氣設備橡膠密封件常見失效原因3密封失效解決措施與建議4研究背景與現(xiàn)狀1總結5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS2.1鵝城站換流變中性點套管漏油基本情況：2021年1月18日，換流變中性點套管硅橡膠傘裙與中間法蘭粘接面開裂，漏油速度約為10秒/滴，經(jīng)跟蹤至中午時分發(fā)展至4秒/滴。原因分析：法蘭內(nèi)兩道O型密封圈均已全部落入安裝槽口內(nèi)，基本無突出、無壓縮量，可輕松從槽口取出或放入，基本無阻力。推測為丁腈橡膠在長期使用老化后，應力作用下已永久變形，無法回彈導致密封失效。檢測分析：對此次案例中丁腈橡膠進行溶脹實驗，結果表明橡膠的質(zhì)量和體積在溶脹后降低，而硬度在溶脹后增高，且去溶脹后質(zhì)量、體積和硬度都沒有恢復。2.2瀟湘站#3主變A相a套管末屏對地絕緣異常基本情況：2023年瀟湘站站#3主變年度檢修期間進行套管絕緣試驗時發(fā)現(xiàn)A相調(diào)補變a套管末屏絕緣電阻偏小，末屏介損偏大，均已超過標準控制范圍。原因分析：現(xiàn)場對末屏開罩檢查主要原因為末屏罩密封圈尺寸與罩子不匹配，密封圈偏小，造成密封效果不佳。長期運行過程中，潮氣慢慢滲透至末屏絕緣瓷套，造成末屏絕緣、介損試驗異常。處理情況：更換末屏白色絕緣瓷件及所有密封圈。2.3500千伏水城變2號主變C相漏油基本情況：2022年5月31日

，500kV水城變運維人員雨后巡視發(fā)現(xiàn)2號主變C相上部漏油。緊固螺栓后無滲漏，2022年6月8日，原部位再次發(fā)生滲漏。原因分析：密封墊破損且偏出槽口密封墊偏離槽口并已開裂。所選配的密封圈厚度不足，密封墊外徑尺寸不能完全填滿凹槽。密封墊偏出部分受力擠壓發(fā)生開裂，在主變運行振動下開裂加劇，造成橡膠壓縮程度減弱，發(fā)生滲漏。處理情況：更換該處密封墊后，對主變進行抽真空后密封試驗檢驗通過，9月11日恢復運行。密封圈變形開裂2.41000kV安吉站湖安Ⅱ線高抗B相滲漏油缺陷基本情況：2017年5月21日，浙江特高壓安吉站運維人員巡視發(fā)現(xiàn)1000kV湖安Ⅱ線高抗B相基礎平臺有明顯油跡，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)滲漏點為本體與高壓升高座法蘭連接處。原因分析：該處密封圈可能在安裝時局部出槽受壓情況，長期熱漲冷縮使密封圈受壓處彈性下降并出現(xiàn)裂紋，同時近期環(huán)境溫度上升使受壓處壓力增大，最終使密封圈受壓部位發(fā)生斷裂，導致本體油柱狀噴出。處理情況：拆除高壓套管及高壓升高座更換密封圈、復裝升高座及套管、真空檢漏、真空注油、熱油循環(huán)、靜置、試驗、恢復連線，用時共計16天。2.51000kV瀟湘站GIS分支母線A相漏氣基本情況：2023年1月29日，運維人員通過后臺對1000kVGIS氣室SF6壓力進行趨勢分析，發(fā)現(xiàn)GIST041分支母線A相運行中漏氣。原因分析：運維人員到現(xiàn)場對異常氣室進行檢查，通過紅外檢漏儀及手持式SF6檢漏儀發(fā)現(xiàn)泄漏點，位于1000kV瀟江I線出線分支母線向上轉彎法蘭處。停電檢查發(fā)現(xiàn)在封板近密封圈處，從漏氣螺栓順時針第6至7螺栓處有一道近6cm，深0.3cm的劃痕，為安裝時工藝控制不慎導致。處理情況：結合瀟江I線年度檢修，更換T041GIS分支母線A相端蓋。2.61000kV瀟湘站荊瀟I線B相壓力釋放閥滲油基本情況：2024年12月4日，運維人員在荊瀟雙線停電期間巡視發(fā)現(xiàn)荊瀟I線B相隔聲罩內(nèi)壓力釋放閥處存在滲油現(xiàn)象。原因分析：一次檢修人員到現(xiàn)場對壓力釋放閥檢查發(fā)現(xiàn)，閥門存在油滲漏痕跡。拆卸檢查發(fā)現(xiàn)閥芯密封圈與密封槽大小匹配不一致，密封圈偏小，造成密封效果不佳。處理情況：結合荊瀟I線停電檢修，更換了壓力釋放閥閥芯密封圈。2.7500千伏摯亭站3號主變A相低壓側套管滲油基本情況：2024年12月23日，500干伏摯亭站3號主變(濟南西門子2008年6月投運，2020年1月利舊至亭站)A相低壓側套管(南京智達)滲油，油速快于10秒/滴且有加快趨勢。原因分析：分析為套管頂部壓緊螺母松動，同時密封墊因氣溫下降收縮較大，導致滲漏。處理情況：現(xiàn)場對套管頂部松動壓緊螺母進行緊固修復，并對其他套管進行檢查。2.8小結當設備位移幅值較大時，橡膠密封材料接觸表面易發(fā)生應力集中和加工硬化，從而導致膠粘層被嚴重損壞并出現(xiàn)疲勞豎紋，惡化變壓器實際工況中的橡膠密封表面質(zhì)量。不合理的溝槽設計讓密封件在裝配后存在部分裸露在外現(xiàn)象。使用耐熱老化和耐臭氧性能不佳的丁腈橡膠作為密封件，裸露部分在太陽輻射和站內(nèi)臭氧的作用下，老化和龜裂發(fā)生速度加快。0304安裝工藝不良，安裝人員未對安裝中的細節(jié)引起足夠重視。高溫油工況是大型電力變壓器中密封件承受的浸油工況，長時間處于高溫工況中的橡膠密封件會加快氧氣在密封件中的擴散速度，加速其發(fā)生氧化。0102密封件失效案例目錄典型電力密封件失效案例分析2電氣設備橡膠密封件常見失效原因3密封失效解決措施與建議4研究背景與現(xiàn)狀1總結5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS3.1密封件失效原因總結密封件失效原因總結案例：1000安吉站湖安Ⅱ線高抗B相滲漏油事件；密封件質(zhì)量問題——密封件表面存在缺陷，粗糙度不夠等；案例：瀟湘站GIS分支母線A相漏氣事件；1000kV安吉站湖安Ⅱ線高抗B相滲漏油缺陷事件加工裝配不良和使用保管不當——粗糙的安裝過程導致密封件劃傷，密封件儲存時間過長等。案例：鵝城站換流變中性點套管漏油事件密封件選材不合理——密封件材料與密封介質(zhì)相容性差，密封件材料性能不符合于運行環(huán)境案例：瀟湘站#3主變A相a套管末屏絕緣異常事件；500千伏水城變2號主變C相漏油事件；瀟湘站荊瀟I線B相壓力釋放閥滲油事件；500千伏摯亭站3號主變A相低壓側套管滲油事件密封結構設計不當——密封件與安裝槽尺寸不匹配，密封件壓縮量過大或多小等；3.2密封圈失效形式密封件失效形式

老化受溫度變化、機械應力等的影響，會逐漸發(fā)生氧化老化、疲勞劣化等現(xiàn)象。損傷密封件的損傷包含制造、運輸、安裝過程中，因加工工藝問題或受潮腐蝕等原因，造成密封圈、密封槽表面光潔度不夠或因異物造成密封面損傷。工藝缺陷設備殼體鑄造生產(chǎn)時，若鑄件存在砂眼，殼體焊接溫度或方法不當，會造成焊縫存在質(zhì)量問題，會在設備殼體內(nèi)部存有氣泡或縫隙。隨著設備運行時間的增加，砂眼和焊縫缺陷劣化，造成設備漏氣。異常壓縮安裝過程中掉落細小雜質(zhì)或線毛、頭發(fā)等導致密封圈異常壓縮，造成開關漏氣。密封槽與密封圈配合失效實際上O形圈的密封效果和密封壽命在很大程度上取決于密封結構。不同的密封結構有著不同的泄漏率、不同的事故率以及不同的O形圈使用壽命。目錄典型電力密封件失效案例分析2電氣設備橡膠密封件常見失效原因3密封失效解決措施與建議4研究背景與現(xiàn)狀1總結5RESEARCHBACKGROUNDANDSITUATIONANALYSISOFTYPICALFAILURECASESOFPOWERSEALSCOMMONFAILURECAUSESOFRUBBERSEALSINELECTRICALEQUIPMENTSOLUTIONSANDSUGGESTIONSFORSEALFAILURECONCLUSIONS電力設備中需要根據(jù)密封需求選擇合適的橡膠密封件種類，是保障密封效果的重要手段之一?？紤]特高壓單柱并聯(lián)電抗器是特高壓工程的重要電工裝備，其所使用的橡膠阻尼材料需要具有優(yōu)異的耐變壓器油腐蝕性和寬溫域阻尼性能以及良好的耐熱性能。鑒于特高壓單柱并聯(lián)電抗器用膠料性能指標苛刻，建議用氟橡膠或者氟硅橡膠替代丁腈橡膠。氟橡膠在油類和烴類等溶劑中表現(xiàn)出體積溶脹率較小的特性，其不僅具有優(yōu)良的耐油、耐高溫、耐酸堿腐蝕、耐輻射和耐強氧化劑等性能，還具有良好的物理性能、電絕緣性和小的壓縮永久變形。4.1密封件的選材實際產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中，制造商對橡膠圈的檢驗多集中在外表面，可以將具有外部氣孔、裂紋等缺陷的產(chǎn)品挑選出來，而對于內(nèi)部有缺陷的產(chǎn)品，目前尚缺乏切實可行的檢測方法。從氣體密封的可靠性出發(fā)，O形圈中心部位的質(zhì)量隱患大于外部。因此，合力設計槽型結構，減少O形圈在密封槽內(nèi)的應變情況是關鍵。4.2.1密封槽的設計、選取及加工矩形槽結構異型槽結構目的：為了驗證異型槽和矩型槽在不同形變情景下O型橡膠密封圈中心應力與形變大小比較。模型：采用Mooney-Ｒivlin模型可以較為精確的描述橡膠材料的超彈性特性。平臺：在ANSYSWORKBENCH建立有限元模型進行仿真分析。4.2.2異型槽有限元仿真分析Mooney-Ｒivlin超彈性橡膠模型異型槽建模矩型槽建模4.2.3仿真驗證矩形槽異型槽ε=10%ε=15%ε=20%ε=25%隨著壓縮率ε增大，O形橡膠圈在矩形槽應變集中由上下兩端(啞鈴狀)向中間移動成矩形分布、并不斷增大；O形橡膠圈在T形槽應變集中由3個接觸部分(下、左、右)向4個接觸部位(上、下、左、右)過渡，再逐漸向各部延展，最后成T形分布，并不斷增大。由仿真分析可知，相同形變條件下，T型槽中心應力明顯小于矩形槽，從產(chǎn)品可靠性原理出發(fā)，相同形變條件下，異型槽結構密封件可靠性優(yōu)于矩形槽。試驗數(shù)據(jù)試驗結構示意圖4.2.4氣密性驗證試驗結果表面：兩種槽型結構相比，異形槽的開關氣體泄漏量小于U形槽。經(jīng)計算，矩形槽結構的密封面有效接觸線寬為16.4mm，而異形槽的有效接觸線寬為31.78mm，為矩形槽的近2倍，故其氣密性要明顯優(yōu)于矩形槽。山東泰開公司提出了開關雙密封設計改型。開關對接處密封采用主密封+輔密封方式，輔密封作為第二道屏障可防止氣體泄漏；相較于對接面只涂敷防水密封膠，可更好的起到防水作用，進一步保護主密封。4.3采用新型密封技術原理圖實物圖目錄典型電力密封件失效案例分析2電氣