220kVGIS航空插头及其外护套破损问题改进研究

陈正龙

摘要：本文介绍了220kV GIS航空插头及其外护套存在破损或密封不严等问题，深入分析了外部环境、外护套材质、密封措施、电缆线管排布因素对航空插头及其外护套运行情况的影响，创造性地提出了航空插头及其外护套修复五步法，改善了波纹管外护套的耐腐蚀、耐弯曲及密封性能，延长了航空插头的使用寿命，解决了其因腐蚀、破损和积水问题而引发的二次回路短路及直流系统接地等危及设备安全稳定运行的问题。运行实践表明，通过修复五步法修复过的航空插头及其外护套，运行状况良好。

关键词：航空插头；外护套；积水；破损；修复

1 前言

500kV某变电站220kV GIS设备采用的是户外GIS设备。自2013年初以来，直流系统频繁报直流系统接地故障告警信号，并随天气好转快速恢复正常。为了解决长期存在的直流系统接地问题，2013年10月，结合220kV设备全停的机会，对220kV GIS设备区域进行了一次全面排查，发现了220kV GIS航空插头及其外护套的一系列问题。

2 航空插头及其外护套存在的问题

通过全面排查，发现220kV GIS设备区域户外航空插头及其外护套存在如下问题：

1、二次电缆至航空插头连接处无密封。设计及施工时未做好相应的密封措施，在其塑料波纹管外护套破损后，积水将直接进入航空插头，小动物也可顺着破损口进入到航空插头内部。

2、航空插头外护套锈蚀、破损。航空插头外护套外部采用的是塑料材质，塑料波纹管由内、外两层护套包裹中间的铁铠而组成，由于其塑料和铁铠质量较差，外护套腐蚀、老化和破损，已经起不到防护作用，如图2所示。

3 航空插头及其外护套存在问题的原因分析及对设备的影响

3.1、航空插头及其外护套存在的问题对设备的影响

由于航空插头内部包含了控制线、信号线等线路，是对GIS设备进行控制、监视的关键元件，因此航空插头及其外护套存在的问题将对设备造成很大的影响。

1、降低航空插头绝缘电阻值，导致直流系统故障。部分外护套与航空插头连接处出现脱落、锈蚀等现象，严重的已经锈蚀至破损穿孔，这样将导致外护套内积水严重，引起直流系统故障。

2、积水导致保护的误动或拒动。外护套内的积水可能沿外护套倒灌至航空插头内部，导致保护的误动或拒动，引发电力事故事件。

3、小动物导致设备误动。在外护套破损后，由于二次电缆至航空插头之间没有任何的密封措施，有壁虎、蜘蛛等小动物进入航空插头，随时可能导致设备误动。

4、影响航空插头的使用寿命。渗水将降低航空插头绝缘电阻值、耐压值，影响航空插头的使用寿命，长期下去，甚至会引起航空插头物理变形、腐蚀和裂纹，引起电击穿。

3.2、航空插头及其外护套存在问题的原因分析

针对上述情况，我们分析造成航空插头进水及塑料波纹管外护套破损的原因。

1、外部环境恶劣。该站地处惠东沿海，台风多、空气含盐分高，设备容易受到腐蚀损坏。航空插头二次电缆外护套采用塑料波纹管，其工艺设计没能满足现场耐腐蚀、耐弯曲的要求，出现了不同程度的锈蚀、老化。

2、外护套材质差。外护套外部采用的塑料材质的波纹管，由于塑料波纹管外护套及包裹的铁铠材质差，在阳光下暴晒、雨水侵蚀下极易老化破损，雨水顺着外护套破损位置进入航空插头。

3、密封措施不严。二次电缆至航空插头连接处是防止雨水、小动物进入的关键关口，在二次电缆外护套破损后，积水将直接进入航空插头内部，甚至可能沿外护套倒灌至箱体。同时，足够的空间、潮湿的环境给小动物提供了良好的生存环境，有壁虎等小动物进入航空插头，严重影响了GIS设备的安全稳定运行。

4、电缆线管排布不合理。航空插头的电缆线管排布不合理，电缆线盒安装位置太高，造成雨水极易顺着线管进入航空插头内部，甚至沿外护套倒灌至箱体。

4.航空插头及其外护套存在问题的解决措施

基于对上述航空插头及其外护套存在问题的原因及对设备的影响的深入分析，我们根据现场的实际情况，创造性地提出了航空插头及其外护套修复五步法，并对修复材料进行了严格的对比选择。

4.1、修复材料的选择

1、10kV电缆头热塑带。为了解决外护套破损问题，经过研究，选择具有耐高温、耐晒、防水性能好的10kV电缆头热塑带作为主外护套破损的修复材料。

2、结构胶。结构胶与传统的玻璃胶对比，结构胶能承受更大的荷载、耐高温、耐雨水、耐疲劳和耐腐蚀的优点更显著，更具有优异的粘连性及密封性能。

3、PRTV防污闪涂料。PRTV防污闪涂料具有优良的憎水性和憎水迁移性，同时电气绝缘性优良、耐酸、碱、盐和强氧化腐蚀。在锈蚀、破损的地方，表面再涂一层PRTV，能更加有效达到脱水防腐防锈的效果。

4.2、航空插头及其外护套修复五步法

第一步：积水排查，防水处理。对已经有积水的航空插头、外护套以及其连接处进行排水、清理、烘干处理，初步确定其锈蚀、破损情况。

第二步：結构胶密封处理连接处。航空插头接口处及二次电缆至航空插头连接处缝隙小，容易发生渗水情况，该部位需要承受较大荷载，容易老化、疲劳，一旦有台风等恶劣气候时，极易受到腐蚀、破裂，因而必须采取密封措施。

第三步：外护套除锈防锈修复处理。

1）使用钢丝刷清除外护套表面灰尘及锈迹，确保套管表面无污渍、水迹。

2）使用防锈剂对外护套表面进行喷涂，防止设备进一步生锈，为外护套提供第一层保护。

3）在外护套上破损处涂抹3M牌结构胶，为外护套提供第二层保护。

4）在已打完结构胶的外护套上刷一层PRTV防污闪涂料，防止外护套再次出现锈蚀现象，为外护套提供第三层保护。

第四步：热缩套包裹修复破损管口。考虑到某站容易受到台风强降雨等恶劣气候的袭击，对二次电缆外护套和连接处的耐腐蚀、耐冲击、耐磨损的性能提出了较高的要求，因而不再采用原来的塑料波纹管，而改用热缩套进行修复处理。

1）在外护套上缠扎一层热缩带，起到密封外护套的作用，为外护套提供第四层保护。

2）使用热风机对热缩带进行热吹紧缩，使热缩带内层热熔胶融化，将上下两层热缩带粘合一起。

第五步：重新排布二次电缆走向。由于原二次电缆走向不合理，雨水极易沿线管倒灌至航空插头，导致航空插头进水。为此，我们对二次电缆走向重新排布，改进后的二次电缆走向，雨水能快速顺着外护套往下流，避免雨水积聚到航空插头。如图3所示。

4.3、航空插头及其外护套修复五步法实施效果：

经过5年的运行实践证明，通过上述航空插头及其外护套修复五步法的修复后，该站GIS设备运行正常，没有再出现上述影响设备安全稳定运行的问题，取得了良好的实施效果。

5 结束语

本文根据220kV GIS设备航空插头及其外护套存在破损或密封不严的问题作为研究课题，深入分析其原因并创新性地提出了航空插头及其外护套修复五步法，有效地解决了GIS设备因类似情况造成的航空插头进水及直流系统接地等一系列危及GIS设备安全稳定运行的问题。该成果获广东电网公司职工技术创新三等奖，并且已经应用到惠州供电局多个户外HGIS/GIS设备上，并取得了很好的效果。

参考文献：

[1] 220kV金属封闭组合电器安装使用说明书[M].北京. 北京宏达日新电机有限公司，2011.