潤滑脂在高壓開關(guān)行業(yè)的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：高壓開關(guān)潤滑脂；電氣接觸潤滑脂；電氣觸頭潤滑脂；密封潤滑脂；操動(dòng)機(jī)構(gòu)潤滑脂；
埃科潤滑劑公司通過對高壓開關(guān)設(shè)備行業(yè)的潤滑應(yīng)用工況的研究，設(shè)計(jì)了高壓電氣接觸潤滑、SF6動(dòng)態(tài)密封和操動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑優(yōu)化依據(jù)的解決方案。推薦了高壓電氣接觸潤滑脂、操動(dòng)機(jī)構(gòu)潤滑脂、GIS密封潤滑劑應(yīng)用的選擇類型：**60 kV的電氣接觸潤滑脂，考慮到應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性可選擇PAO潤滑脂（合成烴潤滑脂），是由特殊皂基稠化的**電氣接觸潤滑脂；**60 kV的電氣接觸潤滑必須選擇PFPE潤滑脂（全氟聚醚潤滑脂）+PTFE（聚四氟乙烯類)**特制電氣接觸潤滑脂；SF6動(dòng)態(tài)密封根據(jù)使用的橡膠材料EPDM，需要使用PAG潤滑脂（聚乙二醇潤滑脂）、硅基潤滑脂、全氟聚醚潤滑脂，潤滑的關(guān)鍵是和EPDM兼容性好，高粘附性但具有低摩擦系數(shù)、抗腐蝕性介質(zhì)；彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤滑需要考慮潤滑脂的抗老化性、負(fù)載、運(yùn)動(dòng)方式、工作環(huán)境等要求，綜合考慮， 安全、可靠、耐久是高壓電氣潤滑的關(guān)鍵，60 kV以下的高壓開關(guān)可以選擇鋇皂基+PAO基礎(chǔ)的潤滑劑，60 kV以上GIS及真空高壓開關(guān)的電氣觸頭需用?？茲櫥瑒┕緦ｉT特制的EccoGrease ECF300高性能潤滑脂。

潤滑脂對中高壓開關(guān)設(shè)備的安全性、可靠性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性有著非常重要的影響，尤其對60 kV以上的高壓開關(guān)設(shè)備，主要體現(xiàn)在操動(dòng)機(jī)構(gòu)潤滑、電氣觸頭潤滑、GIS密封潤滑方面。
電氣接觸潤滑高壓開關(guān)也是需要電氣觸點(diǎn)潤滑脂的，但由于高電勢及真空、SF6氣態(tài)環(huán)境，又和其他電器的潤滑脂要求明顯不同。首先必須澄清電氣接觸潤滑脂不是導(dǎo)電脂，導(dǎo)電脂是潤滑劑的一個(gè)應(yīng)用分類，主要用于復(fù)印機(jī)等電子設(shè)備的軸承，是以潤滑脂和軸承接地作為電路一部分，一般含有15%以上的金屬粉末，電阻率達(dá)到10 000Ω?cm以上（DIN 53482—1983標(biāo)準(zhǔn)專門針對電氣接觸潤滑脂的電阻測量），而電氣開關(guān)潤滑脂都是高電阻，甚至比陶瓷材料還高。
一、GIS電氣接觸潤滑脂。（60~750 kV）SF6斷路器的滅弧室和支持瓷套中都充有SF6氣體，其壓力在0.5～0.7 MPa。根據(jù)其工作原理和要求，在SF6的電氣觸頭潤滑脂，除了電氣潤滑的常規(guī)要求，還必須滿足如下條件：①含有較低水分；②抗SF6高壓分解產(chǎn)生的HF等腐蝕介質(zhì)；③無或較低油脂本身成分揮發(fā)；④有足夠的抗擊穿電壓及介電強(qiáng)度；⑤有利于縮短滅弧時(shí)間；⑥工作溫度范圍為-30~200℃，無滴點(diǎn)；⑦對銅鎢合金附著性強(qiáng)。SF6的氣室含水率應(yīng)該控制在100μL/L以內(nèi)，含水率**標(biāo)會(huì)降低滅弧能力。此外，水分子和SF6在高壓下產(chǎn)生反應(yīng)，形成HF腐蝕性物質(zhì)，腐蝕觸頭及其他零部件；油脂本身的揮發(fā)率低較有利于保證潤滑脂留存于觸頭表面，有足夠的抗擊穿電壓和介電強(qiáng)度，有利于減少電弧能力及縮短滅弧時(shí)間；耐高溫性能較大降低了結(jié)焦積碳的可能。對于非自力型觸頭，應(yīng)用潤滑劑可以對觸指設(shè)計(jì)中的彈力和撓度考慮簡單化。為常用于GIS電氣接觸潤滑脂的性能指標(biāo)。埃科潤滑劑公司專門為滿足以上條件而制造的EccoGrease ECF300潤滑脂，其對真正實(shí)現(xiàn)20年免維護(hù)、提高可靠性、縮短滅弧時(shí)間、保持接觸電阻穩(wěn)定、降低觸頭摩擦磨損有著非常重要的作用。
二、操動(dòng)機(jī)構(gòu)潤滑脂。操動(dòng)機(jī)構(gòu)（以彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)為例)是高壓開關(guān)設(shè)備的執(zhí)行部分，開關(guān)的控制保護(hù)作用都依賴于操動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠、準(zhǔn)確的工作，據(jù)統(tǒng)計(jì)70%的中高壓開關(guān)事故來自操動(dòng)機(jī)構(gòu)的細(xì)小故障，如運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡滯、運(yùn)動(dòng)行程不夠等。以目前應(yīng)用較廣的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)為例，要想真正達(dá)到操動(dòng)機(jī)構(gòu)的終身潤滑（20年），必須考慮如下幾個(gè)潤滑脂的性能指標(biāo)，也就是必須滿足這方面的指標(biāo)，才是達(dá)到希望的20年終身潤滑的目的：①抗氧化老化性能優(yōu)秀，建議指標(biāo)**0.08 MPa；②低揮發(fā)率（根據(jù)實(shí)際工作溫度）；③抗剪切；④適應(yīng)環(huán)境溫度為-40~120℃；⑤對金屬，塑料等部件表面附著性好；⑥對橡膠、塑料等**材料兼容性好；⑦抗水沖刷性能優(yōu)秀，建議0~1級(jí)；⑧抗腐蝕性，建議油脂覆蓋下達(dá)到150 h以上。根據(jù)每個(gè)潤滑點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式、接觸材質(zhì)、負(fù)載、可靠性要求、環(huán)境要求來選擇潤滑劑。ABB的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)以上3種彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，存在小型齒輪、凸輪、滑動(dòng)導(dǎo)軌、傳動(dòng)絲桿、滑動(dòng)襯套、轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸、彈簧盒、連桿機(jī)構(gòu)等部件的潤滑。埃科潤滑劑公司在中高壓電氣潤滑方面創(chuàng)造了很多成功的*研究和應(yīng)用，其中他們?yōu)閺椈刹賱?dòng)機(jī)構(gòu)潤滑開發(fā)的EccoGrease NB12、NB52等。此產(chǎn)品隨著ABB、西門子、施耐德等公司的中高壓開關(guān)設(shè)備步入**各地，這兩個(gè)產(chǎn)品可以應(yīng)用于彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的所有潤滑點(diǎn)，其潤滑特性如下：①合成潤滑脂，無礦物成分，PAO合成基礎(chǔ)油；②工作溫度范圍為-50~140℃；③抗氧化老化優(yōu)秀；④低揮發(fā)率;⑤抗剪切；⑥對NBR，CR等橡膠、PA、POM、ABS、PC等塑料**材料兼容性好；⑦抗水沖刷性能優(yōu)秀，0~1級(jí)；⑧抗腐蝕性，達(dá)到150 h以上。無論是何種摩擦條件，針對不同的負(fù)載、運(yùn)動(dòng)方式、工作環(huán)境、使用要求，需要選擇合適成分、粘度和稠度的潤滑脂。
GIS密封潤滑脂。將每年的漏氣率控制在氣體總重量的1％以下才能保證20年的使用壽命。SF6氣室一般不會(huì)輕易泄漏，SF6本身沒有毒性，但是泄漏空氣中會(huì)分解成有毒氣體。在相同的環(huán)境溫度下，氣壓表的指示值在逐步下降時(shí)，說明SF6斷路器漏氣，造成漏氣的原因是多樣的，雖然出廠年漏氣率控制在1%，但運(yùn)行1～2年會(huì)升高。整個(gè)結(jié)構(gòu)約有14~17個(gè)密封環(huán)節(jié)，除主軸出機(jī)構(gòu)箱底板有一轉(zhuǎn)動(dòng)密封外，其余都是固定密封，屬于靜態(tài)密封。靜態(tài)密封主要是依靠橡膠密封件的變形率來達(dá)到，對于SF6的壓力，一般20%左右的靜態(tài)密封變形率就可以有效保持密封，關(guān)鍵選擇合適材質(zhì)的密封件，現(xiàn)在基本上實(shí)現(xiàn)共識(shí)采用EPR類橡膠EPDM材料，耐溫范圍為-40~150℃，抗老化氧化性能優(yōu)秀，但此材料不是耐油橡膠（和NBR材料相比），和一般的礦物油、PAO潤滑脂都會(huì)發(fā)生兼容性問題，依據(jù)化學(xué)鍵的極性原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只有PAG潤滑脂、硅基潤滑脂、PFPE潤滑脂是適合EPDM類橡膠材料長效潤滑的。密封面槽及密封圈進(jìn)行清揩，擦去油污和塵屑，再涂上密封脂。動(dòng)密封潤滑脂采用：①低摩擦特種硅基潤滑脂EccoGrease SG21:溫度范圍寬，橡膠磨損低，缺點(diǎn)是對SF6氣體分解物HF等敏感；②低摩擦潤滑脂EccoGrease SG85：含PTFE，溫度范圍寬，橡膠磨損低，低摩擦系數(shù)，缺點(diǎn)是對SF6氣體分解物HF等敏感。
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