GIS設備SF6泄漏原因分析及改進

趙 航，劉汝明，周學濤

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

GIS設備SF6泄漏原因分析及改進

趙 航，劉汝明，周學濤

（國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟南 250118）

全封閉SF6組合電器（GIS）設備因為小型、無油化、安全性好、檢修周期長、可靠性高等優(yōu)點得到大力推廣，近年來在電力系統(tǒng)中被廣泛采用，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在GIS組合電器投入運行后，發(fā)現(xiàn)造成設備故障停電的重要原因是GIS設備SF6泄漏使氣室壓力降低導致瓷瓶擊穿。分析一起GIS設備漏氣原因，制定處理方案，并針對GIS設備SF6泄漏提出改進建議。

GIS設備；漏氣原因；處理措施

0 引言

GIS設備是利用SF6優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，將斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、進出線套管等設備，經(jīng)設計有機形成一個整體的組合電器［1-2］。GIS設備因氣室壓力大，對設備的密封性要求高，對生產(chǎn)、安裝過程工藝要求嚴格，密封性不好就會出現(xiàn)泄漏［3］，造成設備臨時性停電檢修，從而嚴重影響設備穩(wěn)定、可靠運行。

1 設備缺陷情況分析

500 kV變電站220 kV GIS設備型號：BAK824，設備生產(chǎn)日期：2004年7月，設備投運日期：2005-04-26。自2014年4月開關氣室發(fā)出氣壓降低信號后，開始進行帶電補氣工作，補氣時間間隔由夏季每2～3周補氣1次到11月份每4天補氣1次，補氣情況如表1所示。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，需處理的部位位于斷路器上方靠近-1、-2母線開關位置處，如圖1所示，必須將雙母線均停電方可處理，12月10日對該氣室進行檢修。

表1 220 kV 217間隔氣壓數(shù)據(jù)記錄 MPa

充氣時間 補充前壓力 補充后壓力2014-11-04 0.571 0.620 2014-11-09 0.572 0.620 2014-11-13 0.573 0.620 2014-11-18 0.577 0.620 2014-11-21 0.572 0.620 2014-11-25 0.579 0.620 2014-12-01 0.575 0.620 2014-12-06 0.571 0.620 2014-12-09 0.570 0.620 2014-04-29 0.586 0.620 2014-05-12 0.582 0.620 2014-05-28 0.577 0.620 2014-06-14 0.579 0.620 2014-06-26 0.583 0.620 2014-07-11 0.586 0.620 2014-07-26 0.582 0.620 2014-04-15 0.581 0.620 2014-04-29 0.620 0.586

圖1 待處理間隔示意

圖2 氣室壓力報警示意

由表1可以直觀看出帶電補氣頻率逐漸頻繁，已不適合繼續(xù)進行維護工作，急需大修處理。由圖2可以看出，壓力下降至0.55 MPa時會發(fā)出報警，0.5 MPa時會閉鎖開關，造成安全事故，在充氣時壓力已明顯較夏季低了0.01 MPa，檢修人員使用紅外成像SF6檢漏儀查找出設備具體漏氣位置，通過對該處法蘭進行包扎法定量檢漏，經(jīng)過5 h包扎檢漏，測量漏點處SF6體積分數(shù)超過1 000 μL／L，而正常位置均小于10 μL／L，根據(jù)規(guī)程，SF6體積分數(shù)在30 μL／L以下為合格。現(xiàn)場泄漏位置如圖3～4所示。

圖3 SF6泄漏位置實物

圖4 紅外檢漏圖像

正常氣室氣隔SF6氣體漏氣率每年應小于1%，該氣室額定壓力為0.60 MPa，即每年不應下降超過0.03 MPa，而通過對該氣室SF6密度繼電器的壓力記錄，氣室壓力每天下降約0.006MPa，為正常值的35倍。

2 原因分析

變電站用GIS法蘭連接處有多層防漏措施，首先是左、右法蘭緊密對接，法蘭對接面光滑平整，對接處受力均勻、緊密［3］。在法蘭兩對接面之間有氣密性O型密封圈，密封圈上涂抹硅脂，保證安裝時不劃傷，加強氣密性。密封圈外有環(huán)形防水膠腔，在防水膠腔內(nèi)注入密封防水膠，使密封圈同外部隔離［4］。外層涂抹防水膠密封。在打開對接法蘭后發(fā)現(xiàn)，注入防水膠腔內(nèi)的密封膠未充滿，如圖5所示。外界水分由注膠孔滲入，入冬以后氣溫下降，膠槽內(nèi)水分晚上結冰膨脹，白天融化，長此以往，密封圈逐漸龜裂、發(fā)粘，失去密封作用，導致氣室漏氣。老化的O型密封圈如圖6所示。

圖5 帶密封圈的下法蘭

圖6 老化的O型密封圈

3 處理方案

2014-12-11對漏氣開關氣室進行消缺處理，漏氣問題主要出在端蓋法蘭處的密封不嚴，對問題部件進行更換。

3.1 氣室處理

處理前先對待處理回路進行直流電阻測量，測得-1開關帶母線回路電阻為195 μΩ，-2開關回路電阻為203 μΩ。

對開關氣室及母線-1、-2開關氣室進行回收氣體至133 Pa以下，對其余相鄰氣室進行降壓至0.2 MPa。

對間隔進行拆除，并做好標識，對CT對接面拆開的同時沖入氮氣，進行氣室干燥，防止氣室受潮。

更換A相接地端子，更換密封盆式絕緣子、密封圈，打磨對接法蘭，重新安裝，同時更換吸附劑，分子篩，確保氣室內(nèi)部干燥。

氣室抽真空，先抽至133Pa以下，保持壓力30 min以上，關閉真空泵閥門，2 h后查看氣室壓力升高不超過67 Pa，判斷抽真空合格，然后充入SF6氣體。

氣室壓力補充至0.62 MPa，記錄下此時氣室的壓力值。

對維修氣室測量帶母線回路電阻，測試A相-1開關回路電阻為197 μΩ，A相-2開關回路電阻為202 μΩ，母線對接合格。

對維修氣室進行耐壓試驗，施加346 kV交流電壓合格。同時進行局部放電測試合格。

對維修氣室做紅外檢漏，確保無漏氣。24 h后對氣室進行微水測量，測得斷路器氣室微水為43 μL／L，低于大修后技術標準 150 μL／L，－1開關氣室為59 μL／L，－2開關氣室為57μL／L，低于大修后技術標準300 μL／L，可以投運，觀察氣室壓力，無明顯下降。

對處理間隔注入密封膠，涂刷相色漆。

3.2 氣室處理注意事項

為確保氣室內(nèi)部潔凈，在打開連接法蘭后應迅速將打開面包封住，氣室封包如圖7所示。

圖7 包封后的法蘭面

對氣室處理的速度要快，氣室長時間暴露在空氣中會使大氣中塵埃和水分混入GIS內(nèi)部，容易造成局部放電，允許打開時間小于5 h。

在處理前要先進行回路直流電阻測量，用于處理后的對比。導體對接后要在進行抽真空前測量帶對接導體回路直流電阻，因為抽真空和氣室充氣時間長，避免氣室沖入壓力后對接電阻過大造成返工。

圖8 待更換的分子篩

檢修泄漏點同時要更換氣室內(nèi)起干燥作用的分子篩，如圖8所示，分子篩一般放置在GIS的拐彎處，可以吸附水分和雜質(zhì)，吸附量可達自身重量的22%，在長時間運行后吸附量會逐漸飽和，分子篩必須在停電回收SF6氣體后才可以更換，此時應及時更換。

導體對接時注意輔助連接頭是可以旋轉的，在導體緊固時要防止導體轉動，導致接觸不良。GIS導體及其輔助觸頭如圖9所示。

圖9 GIS內(nèi)的導體輔助接頭

4 改進建議

嚴抓GIS安裝工藝質(zhì)量，在設備現(xiàn)場安裝時，對本體、盆式絕緣子、密封件必須要嚴格檢查，現(xiàn)場安裝一定要謹慎細致，嚴格按照工藝要求，保證各個接觸面的連接緊密，對O型密封圈表面涂抹硅脂，嚴控注膠工藝［5］，保證膠腔內(nèi)充滿密封膠。

在運行巡視中，要細致開展設備巡查，特別在冬季室外氣溫低的情況下要加強巡視，及時發(fā)現(xiàn)設備異常，防止事故發(fā)生。

因為該站220 kV GIS設備在現(xiàn)場安裝時出現(xiàn)防水密封膠注入不充分問題，導致在運行多年后時常發(fā)生SF6泄漏現(xiàn)象，應結合停電對設備進行整體大修，打磨掉舊的密封膠，更換密封盆式絕緣子，重新注膠密封，杜絕泄漏現(xiàn)象。

對發(fā)生壓力降低氣室要重點關注［5］，及時進行檢漏，查找泄漏點應認真使用SF6氣體檢漏設備，分段仔細檢查，重點檢查法蘭對接面、盆式絕緣子、密度繼電器以及氣室聯(lián)通管部位。GIS設備年漏氣率國家標準為不超過1.0%，但現(xiàn)場進行SF6檢漏時，由于氣室體積難以計算，不方便直接看出氣室年泄漏率。因此在運行維護中，只要出現(xiàn)有氣室壓力降低現(xiàn)象，就應該引起高度重視。

5 結語

GIS組合電器目前應用十分廣泛，500 kV超高壓和1 000 kV特高壓變電站均已采用，在自動智能化、小型化、運行檢修方面較敞開式設備有著較大優(yōu)勢，但由自身制造質(zhì)量、安裝工藝、密封件老化等原因［4］，設備難免發(fā)生泄漏缺陷。為提高 GIS設備密封性能，提高設備穩(wěn)定性，通過采取多種措施保證設備不發(fā)生泄漏，保持安全穩(wěn)定運行是十分必要的。

［1］袁鏡江.一起GIS設備漏氣缺陷的處理和分析［J］.電氣開關，2013，51（2）93-96.

［2］楊振宇，何正興，俞澄一.晉陵變220 kV GIS的漏氣檢修及其相關問題［J］.高壓電器，2010，46（6）93-97.

［3］周義博，萬四維，曾憲文，等.一起220 kV GIS漏氣及盆式絕緣子破裂原因分析［J］.廣東電力，2012，25（9）：118-121.

［4］劉東亮，賀志煒.GIS（全封閉組合電器）常見漏氣原因及預防措施［J］.湖南水利水電，2011（6）：75-76.

［5］張守勛，鄧科，張舜，等.500 kV GIS設備漏氣原因分析及改進工藝［J］.湖北電力，2014，38（2）：58-60.

Cause Analysis and Improvement Suggestions of the SF6Leakage for GIS Equipment

ZHAO Hang，LIU Ruming，ZHOU Xuetao
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The gas insulated switchgear（GIS）has been widely used in electric power system for the past few years.The equipment has the advantages of small，oil free，security，long maintenance cycle and high reliability，good economic and social benefits.However，some reasons have led to the equipment break down while working.One of the important reasons is the leakage of SF6 in GIS equipment.The leakage will decrease the gas pressure of air chamber，and result in porcelain breakdown.In this paper， causes of gas leakage are analyzed， the treatment scheme is completed， and improvement suggestions of reducing gas leakage are proposed for GIS equipment.

GIS equipment；causes of gas leakage；treatment measures

TM595

A

1007－9904（2017）02－0067－04

2016-10-26

趙 航（1987），男，工程師，從事變電一次檢修工作。