淺談亭子口水電站GIS的SF6氣體檢漏及處理

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 概述

亭子口水利樞紐工程從2013年8月9日首臺機(jī)組投入商運(yùn)，到2014年5月1日凌晨，4號機(jī)組順利通過72h試運(yùn)行，提前4個(gè)月投產(chǎn)發(fā)電。至此，經(jīng)過3年多的建設(shè)，亭子口水利樞紐4臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，順利實(shí)現(xiàn)110萬kW的設(shè)計(jì)發(fā)電能力，完成了除航運(yùn)工程外的全部工程建設(shè)任務(wù)。亭子口水電站工程建設(shè)4×27.5MW的混流式水輪機(jī)、半傘式結(jié)構(gòu)型式發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)出口設(shè)斷路器，發(fā)電機(jī)與主變壓器采用離相封閉母線相連接。主變高壓側(cè)通過油氣套管連接至500kV氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(以下簡稱GIS)，組成的戶內(nèi)型開關(guān)站，通過此開關(guān)站向電網(wǎng)輸送電能。因此，GIS設(shè)備的安全運(yùn)行，對電站安全、經(jīng)濟(jì)效益以及電網(wǎng)的穩(wěn)定性都至關(guān)重要。

GIS設(shè)備，因占地面積和空間體積小，不受環(huán)境影響，運(yùn)行安全可靠，且采用優(yōu)良滅弧性能和高絕緣強(qiáng)度的SF6氣體作為滅弧和絕緣介質(zhì)，被廣泛用于110kV及以上電壓等級的變電站中。從GIS設(shè)備運(yùn)行維護(hù)情況來看，盡管采取了各種檢漏手段和密封工藝，SF6漏氣仍是一個(gè)主要缺陷，而且漏氣處理起來十分麻煩：停電范圍大，部分漏氣處理需單母線停電或雙母線全停；處理時(shí)間長，打開氣室處理需要幾個(gè)工作日；作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，當(dāng)被處理氣室需抽真空時(shí)，隔斷相鄰氣室的盆式絕緣子，需一面受正壓，另一面受負(fù)壓，對盆式絕緣子質(zhì)量是一個(gè)嚴(yán)峻考驗(yàn)；對環(huán)保不利，作業(yè)現(xiàn)場對檢修人員健康可能有害。因此，反復(fù)進(jìn)行漏氣處理，勢必會(huì)影響GIS設(shè)備的安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 故障情況

自亭子口500kV GIS設(shè)備安裝并投運(yùn)后，運(yùn)行人員就在定期巡視檢查中發(fā)現(xiàn)，500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線壓力有緩慢下降的趨勢，由于生產(chǎn)需要，從投產(chǎn)后一直沒能停下機(jī)組進(jìn)行處理，僅對數(shù)據(jù)進(jìn)行了觀察記錄。經(jīng)與廠方專家人員聯(lián)系后，建議先進(jìn)行補(bǔ)氣，以免產(chǎn)生設(shè)備安全事故。

從2013年8月9日首臺機(jī)組投入商運(yùn)到2014年5月1日，期間共進(jìn)行了3次補(bǔ)氣，分別是：(1)2013年8月2日，補(bǔ)氣20kg，此次補(bǔ)氣是在正式投入商業(yè)運(yùn)行前；(2)2014年1月26日，補(bǔ)氣25kg，此次補(bǔ)氣是在線補(bǔ)氣；(3)2014年2月14日，補(bǔ)氣20kg，此次補(bǔ)氣也是在線補(bǔ)氣。

3 氣室檢漏與處理

3.1 檢漏

經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)同意經(jīng)多方配合，對GIS設(shè)備進(jìn)行在線檢漏。由于SF6泄露量較微小，我們最初用肥皂泡法檢漏，沒有取得想要的效果。后來改用局部包扎法檢漏，將被檢氣隔的所有密封和連接環(huán)節(jié)逐個(gè)用塑料布包扎嚴(yán)實(shí)，放置一段時(shí)間，將塑料布上端開個(gè)小孔，將SF6氣體檢漏儀(型號：TIFXP-1A)伸進(jìn)塑料布底部進(jìn)行檢測。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線有兩處漏點(diǎn)，分別為：水平段支撐絕緣子的法蘭面和局部放電探頭裝置殼體。以上兩個(gè)漏點(diǎn)造成該段母線氣室SF6氣體泄漏，從而導(dǎo)致氣室壓力緩慢下降。

3.2 漏氣的處理

因設(shè)備還在保修期內(nèi)，經(jīng)與廠方溝通，由廠方派出技術(shù)人員現(xiàn)場配合亭子口電站檢修人員，更換新的密封圈和新的GIS設(shè)備局部放電探頭裝置。

3.2.1 準(zhǔn)備工作

2014年5月10日，電廠向電網(wǎng)調(diào)度申請線路停電，對亭子口水電站500kV口達(dá)線線路進(jìn)行檢修，更換出線場內(nèi)玻璃絕緣子為陶瓷絕緣子。借此機(jī)會(huì)，設(shè)備部提出申請?zhí)幚?00kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線漏氣故障，經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)實(shí)施該項(xiàng)工作。5月11日，檢修人員提交了工作票，并由運(yùn)行人員做好所有關(guān)聯(lián)的安全措施(由于措施較多，故不在此贅述)。

3.2.2 處理過程

確定泄漏位置后，廠家技術(shù)人員使用氣體回收裝置，對亭子口水電站500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線氣室進(jìn)行SF6氣體回收。在對母線氣室抽真空前，亭子口水電站檢修專業(yè)人員根據(jù)設(shè)備現(xiàn)場情況，考慮到在對500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線泄漏氣室抽真空過程中，可能因泄漏氣室與相鄰氣室之間壓力差，將導(dǎo)致加在兩氣室之間的盆式絕緣子承受較大的壓力，而造成盆式絕緣子爆裂事故。為安全起見，檢修人員堅(jiān)持要求廠家人員將相鄰氣室SF6氣體回收至0.3MPa，達(dá)到緩沖的目的，從而降低對盆式絕緣子的壓力差。實(shí)際證明，采取該方案有效地保證了盆式絕緣子的安全。

泄漏氣室打開后，亭子口水電站檢修專業(yè)人員配合廠方技術(shù)人員，對母線水平段支撐絕緣子的法蘭面密封圈和GIS設(shè)備局部放電探頭整體進(jìn)行更換。為防止發(fā)生再次泄漏，更換過程中嚴(yán)格按照檢修工藝，將蓋板上的毛刺進(jìn)行清除和打磨，用酒精清洗密封圈和密封面，涂抹高性能硅脂，一次性將密封圈壓到位，確保以后該蓋板不發(fā)生泄漏。由于氣室敞開時(shí)間較長，故對該段母線所有的吸附劑進(jìn)行了更換，全部換成新的吸附劑。因吸附劑在空氣中的暴露時(shí)間有要求，更換時(shí)幾組人員同時(shí)進(jìn)行，更換完成后立即對氣室抽真空。通過抽真空后，將SF6氣體充至額定壓力值，靜置24h，微水試驗(yàn)合格，再次進(jìn)行檢漏，未發(fā)現(xiàn)亭子口水電站500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線有滲漏現(xiàn)象。至此，該缺陷圓滿處理完成。

4 原因分析及改進(jìn)措施

4.1 SF6氣體泄漏的原因

GIS設(shè)備中SF6氣體泄漏的原因主要有以下5個(gè)方面：(1)工廠制造精度不夠，設(shè)備外殼有砂眼、密封質(zhì)量不過關(guān)、設(shè)備裝配不當(dāng)?shù)龋?2)SF6設(shè)備現(xiàn)場安裝不當(dāng)，或大修大拆后密封面處理不到位；(3)SF6設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生振動(dòng)，如開關(guān)分合等；(4)密封材料老化造成泄漏；(5)設(shè)備在補(bǔ)齊、測量微水等操作后，閥門閉合不嚴(yán)，設(shè)備閥門中波紋管開裂。

通過我們現(xiàn)場檢查和討論分析，最終得出，亭子口水電站GIS的SF6氣體泄漏是由于兩個(gè)原因?qū)е拢?1)水平段支撐絕緣子法蘭面的漏點(diǎn)，是由于裝配不當(dāng)所致，主要是密封面裝配不當(dāng)；(2)局部放電探頭裝置的漏點(diǎn)，是由于裝置殼體存在砂眼，工廠制造工藝精度不夠，才導(dǎo)致在安裝后運(yùn)行不久，就顯現(xiàn)出泄漏隱患，發(fā)生SF6氣體泄漏。

4.2 改進(jìn)措施

經(jīng)過對500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線兩處漏點(diǎn)部位的處理，在近兩個(gè)月的觀察過程中，未發(fā)現(xiàn)該氣室壓力有明顯下降，現(xiàn)GIS設(shè)備已處于健康穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，保證了電站的生產(chǎn)運(yùn)行安全。

通過此次漏點(diǎn)缺陷的處理，我們認(rèn)真總結(jié)并提出了一些改進(jìn)措施：(1)今后要進(jìn)一步改進(jìn)檢漏方法，提高檢漏的準(zhǔn)確性和效率性，對于泄漏量較小的漏點(diǎn)，應(yīng)直接采用局部包扎法檢漏，選用精度高的SF6氣體檢漏儀進(jìn)行檢漏；(2)運(yùn)行和生產(chǎn)人員要加大巡視力度，每次巡視都要做好壓力數(shù)據(jù)記錄，認(rèn)真比對前后數(shù)據(jù)，爭取在氣室泄漏萌芽時(shí)期就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以便更好更早地做好處理的計(jì)劃和準(zhǔn)備；(3)在兄弟單位進(jìn)行GIS設(shè)備安裝時(shí)，積極提醒并建議嚴(yán)格把好設(shè)備出廠驗(yàn)收和現(xiàn)場安裝質(zhì)量關(guān)，保證設(shè)備本身的制造工藝沒有任何瑕疵，保證現(xiàn)場裝配方法和密封面裝配工藝嚴(yán)格按照安裝說明書操作。只有嚴(yán)格認(rèn)真做好以上幾點(diǎn)，才能在最大程度上保證GIS設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為電站的正常發(fā)電做好充分準(zhǔn)備。

5 結(jié)語

亭子口電站檢修專業(yè)人員首次在廠家技術(shù)人員配合下，成功處理GIS設(shè)備SF6氣體泄漏缺陷，為以后處理該類缺陷積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。通過對500kV GIS口達(dá)線乙開關(guān)5002至T區(qū)聯(lián)絡(luò)開關(guān)5003C相母線滲漏的處理，保證了GIS設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，為工作人員提供了良好的工作環(huán)境及可靠的安全保護(hù)，為亭子口水電站創(chuàng)造了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

〔1〕郭 程.GIS運(yùn)行中的SF6氣體管理與泄漏處理[J].電氣時(shí)代，2008，(1)：98～101.