一起220 kV GIS 刀閘氣室漏氣處理與工藝

羅曉鴻，謝萬軍

（貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司思林發(fā)電廠，貴州銅仁 565109）

0 引言

GIS（Gas Insulated Substation，氣體絕緣全封閉組合電器）普遍應用于發(fā)電廠的升壓站，主要是匯聚發(fā)電機組產(chǎn)生的電能，并將電能輸送到電網(wǎng)中。

思林發(fā)電廠（以下簡稱“電廠”）位于貴州省東部境內(nèi)烏江干流河段，電站總裝機1050 MW（4×262.5 MW），多年平均發(fā)電量40.72 億千瓦時。電廠220 kV 開關(guān)站GIS 型號為ZF11-252（L），額定電壓252 kV，額定電流3150 A，主要由兩組共箱母線、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、套管、匯控柜等組成，絕緣介質(zhì)為SF6氣體。其中，斷路器氣室額定氣壓0.60 MPa，隔離刀閘及其他氣室額定氣壓0.45 MPa。220 kV GIS 室設(shè)備共計9 個間隔、60 個氣室，其中1#主變高壓側(cè)間隔2113 隔離刀閘氣室為本次漏氣處理氣室。

1 SF6 漏氣情況

2011 年8 月，電廠巡視人員通過GIS 間隔氣室SF6密度繼電器發(fā)現(xiàn)，2113 隔離刀閘C 相氣室SF6氣壓低于標準值范圍0.45 MPa，通過定期記錄對比分析，判斷該氣室可能有漏氣現(xiàn)象。專業(yè)維護人員用TIF XP-1A 型SF6氣體檢漏儀探測，確定漏氣點位于1#主變壓器高壓側(cè)2113 隔離刀閘C 相間隔，即C相刀閘波紋管法蘭與盆式絕緣子連接處（圖1）。

從發(fā)現(xiàn)漏氣至本次處理前，維護人員通過補氣的方式進7次補氣，以滿足運行要求。根據(jù)電力技術(shù)監(jiān)督細則中對高壓開關(guān)設(shè)備的規(guī)定，對于SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備，壓力指示值應在正常范圍內(nèi)，壓力降低一定要查明原因，不得以隨時補氣代替查找泄漏點。GIS 長期漏氣，空氣中的水分子進入氣室內(nèi)，會增加微水含量，影響設(shè)備的絕緣和滅弧性能，嚴重時可能會發(fā)生絕緣事故。

經(jīng)分析，C 相波紋管和盆式絕緣子接觸面存在缺陷的可能性較大，要徹底查找處理漏氣點，必須對該氣室進行解體檢修。本次結(jié)合1#發(fā)變機變壓器組A 級檢修，對該部位進行處理。

圖1 C 相氣室漏氣部位

2 處理過程及原因分析

GIS 各間隔內(nèi)部及導體電連接結(jié)構(gòu)復雜，對檢修拆裝流程和處理工藝要求較高，電廠從2009 年投產(chǎn)至今，從未進行過GIS 解體檢修。檢修處理過程和工藝需嚴格按照規(guī)范和設(shè)備廠的要求進行（圖2）。

圖2 2113 隔離刀閘C 相氣室漏氣處理流程

2.1 方案及現(xiàn)場準備

按檢修停電方案進行，并準備好處理漏氣的專用工器具和材料，包括SF6氣體回收裝置、微水測試儀、檢漏儀、SF6氣體、高純度氮氣、波紋管、密封備品和防護用具等，作業(yè)前環(huán)境溫濕度應滿足濕度≤80%、溫度＞5 ℃。

2.2 隔離刀閘外部機構(gòu)拆除

首先拆除2113 隔離刀閘及其兩側(cè)接地刀閘的外部操作機構(gòu)連桿和傳動軸，拆除SF6密度繼電器及測量管路，繼電器底座接口為頂針式，拆開后底座會自行密封不會泄漏SF6。

2.3 回收SF6

SF6氣體經(jīng)電弧作用時會發(fā)生分解，因此回收作業(yè)應當做好防護措施。本次檢修需要對漏氣部位前后相鄰的211 斷路器C 相氣室、2113 隔離刀閘C 相氣室（兩側(cè)地刀為同一氣室，采用活盆連接）、220 kV C 相高壓電纜終端氣室進行氣體回收，3 個氣室內(nèi)有分段連接的C 相主回路導體。首先將2113 隔離刀閘C相氣室回收至零表壓，電纜終端氣室回收至零表壓，211 斷路器C 相氣室回收至額定壓力的1/2 即0.3 MPa（為防止斷路器氣室和拆開的氣室壓差過大造成密封式盆式絕緣子損壞變形）。回收完畢后并抽真空，向2113 隔離刀閘氣室和C 相電纜終端氣室充入高純度氮氣至0.1 MPa 與大氣壓平壓，再用工具頂開氣室充氣接頭閥頂針，打開密封蓋。

2.4 2113 刀閘間隔拆解

間隔分步拆解前，需將筒體內(nèi)的主回路導體脫離，方能進行起吊和后續(xù)拆解。拆解步驟如下：

（1）首先應拆除電纜終端筒體后側(cè)密封蓋板，將電連接導體取出，其次拆開電纜終端筒體上部蓋板，再拆電纜終端筒體底部與支撐座的連接螺栓，最后將電纜終端筒體整體緩慢斜向上吊離，筒體內(nèi)電纜終端為環(huán)氧樹脂絕緣部件，避免起吊筒體時發(fā)生碰撞，需做好保護。

（2）將C 相高位刀閘兩側(cè)的主回路導體取出，緩慢用GIS檢修橋機起吊至合適位置。

（3）拆開漏氣部位的波紋管、盆式絕緣子和密封并檢查。

2.5 漏氣部位查找分析

拆下2113 刀閘氣室鄰近的接地刀閘盆式絕緣子和波紋管，盆式絕緣子未發(fā)現(xiàn)裂紋和明顯異常，對盆式絕緣子與波紋管法蘭面之間的密封進行檢查，發(fā)現(xiàn)密封表面有一小截絲線附著（圖3）。取下絲線發(fā)現(xiàn)密封附著面有凹痕，由此可以判斷漏點部位為密封圈受損導致，該漏點處于盆式絕緣子正中右側(cè)，符合氣密性檢測的漏氣現(xiàn)象，分析原因為GIS 安裝時期，未將密封表面處理清潔，長期運行后導致密封圈被壓出凹痕，導致發(fā)生漏氣。

圖3 波紋管與盆式絕緣子間缺陷密封圈

2.6 間隔恢復

更換各法蘭面密封圈，其中主變高壓側(cè)電纜終端氣室底部與環(huán)氧樹脂接觸面的雙重結(jié)構(gòu)密封均需更換，按照流程3.4 要求逆過程恢復各部位電連接和檢修氣室。

2.7 修后測試

測量拆解部位電連接回路電阻值為450 μΩ，滿足要求，各部連接正常。

2.8 充裝SF6

氣室密封之前先更換氣室分子篩，對新SF6氣體和新N2（氮氣）氣體進行檢測，微水測試需滿足標準要求。氣室充入氮氣前先對氣室抽真空，抽真空合格后充入99.999%氮氣對氣室進行干燥，靜置24 h 后對氣室氣體進行水分測量，2113氣室水分為45×10-6，電纜終端氣室水分為54×10-6，水分合格后對氣室氮氣進行排空，排空后繼續(xù)對上述兩個氣室抽真空5 h，真空度滿足要求后再分別注入0.45 MPa 的SF6，211 斷路器C 相氣室注入0.60 MPa 的SF6，對所拆解的氣室進行全面檢漏。靜置48 h 后對氣室SF6氣體進行微水測試，2113 氣室為35×10-6、電纜終端氣室為21×10-6、211 斷路器氣室為26×10-6，水分測試結(jié)果滿足規(guī)程要求。最后將氣室外部測量管路及表計恢復。

2.9 帶電檢查

在完成檢修作業(yè)并驗收通過后，對設(shè)備進行升壓和帶負荷試驗，檢查運行情況是否正常。投入運行后定期監(jiān)測記錄各氣室壓力，定期測量氣室內(nèi)SF6氣體的微水含量。

3 處理工藝要求

3.1 密封處理工藝

本次漏氣處理更換了盆式絕緣子、波紋管、各部位密封件，處理過程中應特別注意密封圈、密封槽和密封面處理。要求密封槽、密封面無毛刺、無劃痕，密封圈裝配時，將密封拉緊均勻涂抹一圈少量硅脂并裝入密封槽內(nèi)，應清除周圍多余的硅脂，特別是密封圈內(nèi)側(cè)多余硅脂，應以清除。

3.2 抽真空要求

抽真空前應檢查設(shè)備是否完好，特別注意回收裝置的工作狀態(tài)，確保管路無漏點。接好回收裝置和真空泵，更換分子篩，抽真空，至少使真空度達60 Pa 以下持續(xù)4 h，靜止4 h 后再抽真空2 h。充SF6氣體時，應逐步打開減壓閥，充氣速度不宜過快。設(shè)備制造廠工藝要求與電力行標相比有一定區(qū)別，行標要求抽真空至133 Pa 開始計時，維持真空泵繼續(xù)運行抽30 min 以上，再停泵關(guān)閉SF6氣體回收裝置，靜置30 min 后讀取真空度A，再靜置5 h 后讀取真空度B，如果B-A＜67 Pa（極限133 Pa），則判斷氣室密封性良好。雖然說真空度越高越有利于除去水分，但有分析表明，當真空度達到133 Pa 后，再抽l h 以上就可去除水分，當然抽真空時間還與氣室體積，回收裝置功率有一定關(guān)系。

3.3 氣室和導體拆裝工藝

氣室內(nèi)導體的電接觸鍍銀面用百潔布沿軸線方向輕擦拭至表面光潔，并涂少許導電油。非鍍銀表面用沾有高純度工業(yè)酒精的無毛紙擦拭干凈。

電纜終端筒體底座連接部位螺栓應做好標記，電纜終端氣室拆除后，220 kV 電纜頭無支撐，此時可采取底部支撐的方式做好電纜終端頭下墜措施。電連接部位恢復時應按標準用力矩扳手進行緊固，螺栓的規(guī)格為M8、M10、M12、M14、M16 時，其相應的電接觸面螺栓擰緊力矩分別為18 N·m、25 N·m、45 N·m、80 N·m 和100 N·m。

4 結(jié)束語

以220 kV 2113 間隔漏氣處理為例，較為詳盡地描述了處理過程和工藝要求。GIS 設(shè)備其結(jié)構(gòu)復雜、定期檢修周期長，檢修質(zhì)量和工藝要求高，作為GIS 設(shè)備維護的主人，需要不斷積累檢修維護經(jīng)驗，提高設(shè)備故障處置能力，以保證水電廠的長周期安全穩(wěn)定運行。