高压开关的润滑技术

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1、高压开关的润滑技术　　摘要：通过对德国工业润滑相关标准、相关实验及实际高压开关设备的润滑应用工况，解析了高压电气接触、SF6动态密封和操动机构的润滑优化依据和典型的行业应用。总结了高压电气接触润滑、操动机构、GIS密封润滑剂应用的成分、种类选择：低于60kV的电气接触润滑，考虑到应用经济性可选择PAO+特殊皂基专用电气接触润滑脂；高于60kV的电气接触润滑必须选择PFPE+PTFE、硅基础、PFPE类润滑脂，润滑的关键是和EPDM兼容性好，高粘附性但具有低摩擦系数、抗腐蚀性介质；弹簧操动机构的润滑需要考虑润滑脂的抗老化性、负载、运动方式、工作环境等要求，综合考虑，合理选择才能达到长效、安全、可

2、靠、稳定的润滑应用。关键词：高压开关设备润滑；电气接触润滑；电气触头润滑；密封润滑；操动机构长效润滑；综述　　0引言　　润滑对中高压开关设备的安全性、可靠性、耐久性、环境适应性有着非常重要的影响，尤其对60kV以上的高压开关设备，主要体现在操动机构、电气触头、GIS密封润滑方面。　　1电气接触润滑高压开关也是需要电气触点润滑的，但由于高电势及真空、SF6气态环境，又和其他电器的润滑要求明显不同。首先必须澄清电气接触润滑脂不是导电脂，导电脂是润滑剂的一个应用分类，主要用于复印机等电子设备的轴承，是以润滑脂和轴承接地作为电路一部分，一般含有15%以上的金属粉末，电阻率达到10000Ω•cm以上[1

3、]，而电气开关的润滑脂都是高电阻，甚至比陶瓷材料还高，表1为几种导体、绝缘体和典型润滑脂的电阻率。润滑脂具有高电阻、高介电强度，其抗电势击穿能力也高，在电气触头靠近过程中，如果没有电气接触润滑脂，电弧将直接击穿介质的EVPT54和FK164性能更好，但价格是几百欧元，比较昂贵。但如果分配到每个开关上的成本并不是不可接受，因为每个触头的用量实在是比较少。图3为专为真空开关开发的某种润滑脂在真空度、温度变化下的蒸发压力。　　GIS的电气接触润滑SF6断路器的灭弧室和支持瓷套中都充有SF6气体，其压力在～MPa，由于SF6比较性质稳定，其介电强度比较大，有利于灭弧。近年来，GIS在国内受到用户青眯，

4、特别在经济发达地区、大都市、大型电力用户及水电工程中应用越来越广泛。为60~750kV典型的GIS断路器、SF6气室结构。根据其工作原理和要求，在SF6的电气触头润滑脂，除了电气润滑的常规要求，还必须满足如下条件：①含有极低水分；②抗SF6高压分解产生的HF等腐蚀介质；③无或极低油脂本身成分挥发；④有足够的抗击穿电压及介电强度；⑤有利于缩短灭弧时间；⑥工作温度范围为-30~200℃，无滴点；⑦对铜钨合金附着性强。SF6的气室含水率应该控制在100μL/L以内，含水率超标会降低灭弧能力。此外，水分子和SF6在高压下产生反应，形成HF腐蚀性物质，腐蚀触头及其他零部件；油脂本身的挥发率低更有利于保证

5、润滑脂留存于触头表面，有足够的抗击穿电压和介电强度，有利于减少电弧能力及缩短灭弧时间；耐高温性能极大降低了结焦积碳的可能。对于非自力型触头，应用润滑剂可以对触指设计中的弹力和挠度考虑简单化。为常用于GIS电气接触润滑脂的性能指标。满足了以上条件的只有专门为此制造的PFPE+PTFE润滑脂，其对真正实现20年免维护、提高可靠性、缩短灭弧时间、保持接触电阻稳定、降低触头摩擦磨损有着非常重要的作用。　　2操动机构润滑160210分油率/%最大3最大5介电强度/常态含水率/图460~750kV典型的GIS断路器、SF6气室结构表3常用于中压开关真空触头的润滑脂性能指标性能指标BERULUBFK60BE

6、RUTOXFB22工作温度范围/℃-50~160-40~180滴点大于240大于230NLGI22基础油粘度3250分油率/%最大3最大3介电强度/常态含水率/106112度变化、氧化与老化腐蚀等因素影响，这些影响的时效变化更是无法短时间模拟出来的。受这些因素影响最大的部件和材料有金属、橡胶和塑料等，除了这些，润滑剂也易受这些因素影响。以目前应用最广的弹簧操动机构为例，要想真正达到操动机构的终身润滑，必须考虑如下几个润滑脂的性能指标，也就是必须满足这方面的指标，才是达到希望的20年终身润滑的目的：①抗氧化老化性能优秀，建议指标低于MPa；②低挥发率；③抗剪切；⑤对金属，塑料等部件表面附着性好；

7、⑥对橡胶、塑料等有机材料兼容性好[3-4]；⑦抗水冲刷性能优秀，建议0~1级[5]。根据每个润滑点的运动方式、接触材质、负载、可靠性要求、环境要求来选择润滑剂，当然，润滑脂是非牛顿流体，粘附性好，不需要特别密封装置，是操动机构优化润滑的首选。图5为3种ABB的弹簧操动机构。ABB的弹簧操动机构以上3种弹簧操动机构，存在小型齿轮、凸轮、滑动导轨、传动丝杆、滑动衬套、转动销轴、弹簧盒、连杆机构等部件的