換流變閥側(cè)套管氣體泄漏故障分析及處理

秦高峰

四川蜀能電力有限公司成都蜀達(dá)分公司 四川成都 610000

和變壓器相同，換流變壓器也屬于超高壓直流輸電系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，它和變壓器在結(jié)構(gòu)及工作原理方面存在較多的相似之處，兩者主要區(qū)別是閥側(cè)繞組的承受電壓不同，換流變壓器閥側(cè)繞組不僅承受直流電壓，還承受著交流電壓。其中換流站交流母線是與交流電網(wǎng)連接的，網(wǎng)側(cè)繞組指的就是換流變壓器連接至母線上的繞組，閥側(cè)繞組指的是換流變連接換流閥的繞組，而閥側(cè)套管指的是連接閥側(cè)繞組的套管[1]。近些年來，我國超高壓及特高壓工程得到了巨大的發(fā)展，隨著直流輸電工程的發(fā)展，換流變壓器閥側(cè)套管的使用數(shù)量也有了明顯的增加。由于直流套管制造工藝較為復(fù)雜，制造難度比較大，我國很多換流變閥側(cè)套管都是由國外制造引進(jìn)，在實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)生了各種各樣的問題，其中，較為嚴(yán)重的問題就是SF6充氣套管漏氣。在換流變閥側(cè)套管中，SF6氣體的作用主要是讓套管絕緣，當(dāng)發(fā)生氣體泄漏時(shí)，套管內(nèi)部壓力降到極限值后，會(huì)發(fā)生短路及斷電情況，容易損壞套管或引起直流閉鎖等不良情況。

1 故障情況分析

在2018年12月16日下午4點(diǎn)32分，陰天，空氣溫度為18℃，電力工作人員在日常巡查過程中，發(fā)現(xiàn)某換流變A相2.2閥側(cè)套管SF6壓力低至0.297MPa，明顯低于其他相閥側(cè)套管。為了盡快的找出和處理設(shè)備故障，電力工作人員將年內(nèi)8月至12月的換流變?nèi)嚅y側(cè)套管SF6壓力與A相做了對(duì)比分析，對(duì)比分析結(jié)果如下：①其他套管SF6壓力均高于A相2.2閥側(cè)套管內(nèi)SF6壓力；其中A相2.2閥側(cè)套管SF6壓力僅為0.297MPa，而其他套管SF6壓力約為0.35MPa。②通過縱向?qū)Ρ劝l(fā)現(xiàn)，8月份A相2.2閥側(cè)套管SF6壓力最低值為0.34MPa，9月份為0.32MPa，10月份為 0.31MPa，11 月份為 0.30MPa，12 月份為 0.297MPa，可以看出從8月至12月份，A相2.2閥側(cè)套管SF6壓力呈逐漸下降趨勢(shì)；而其他閥側(cè)套管SF6壓力并無明顯變化。從上面情況可以得出結(jié)論，A相2.2閥側(cè)套管可能存在氣體泄漏的問題。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況

電力工作人員在檢查出這個(gè)問題時(shí)，對(duì)此套管的問題進(jìn)行了深入的研究與監(jiān)測(cè)，同時(shí)每天均采用SF6紫外成像儀對(duì)氣體泄漏問題進(jìn)行掃描檢查，然而直到換流站停電檢修，也沒有將泄漏位置找到[2]。結(jié)合過去檢修閥側(cè)套管SF6氣體泄漏的經(jīng)驗(yàn)，可以知道對(duì)于輕微的細(xì)微氣體泄漏情況來說，SF6檢測(cè)儀的檢測(cè)靈敏度要明顯高于SF6紫外成像儀，所以考慮此次SF6氣體泄漏情況不是很嚴(yán)重，采用SF6紫外成像儀無法將氣體泄漏位置找出。

換流站在12月29日處于停電檢修階段，檢修人員針對(duì)A相2.2閥側(cè)套管氣體泄漏問題進(jìn)行了全面檢查。首先，檢修人員針對(duì)SF6壓力表計(jì)、套管與氣管連接處、套管法蘭盤以及套管閥側(cè)出線端等，采用了SF6檢測(cè)儀實(shí)施了檢測(cè)，結(jié)果并沒有找到明顯的氣體泄漏位置；之后緊密包扎了表計(jì)與氣管連接位置、套管與氣管連接處以及套管法蘭盤，在31號(hào)在包扎袋內(nèi)重新采用SF6檢測(cè)儀實(shí)施檢測(cè)，結(jié)果依然沒有發(fā)現(xiàn)明顯的氣體泄漏位置。當(dāng)天下午，檢修人員繼續(xù)開展檢測(cè)，從套管頭部至尾部進(jìn)行全面檢測(cè)。檢修人員從套管連接頭位置開始檢測(cè)，直至檢測(cè)到穿墻處時(shí)有響亮的警報(bào)聲發(fā)出，然而通過肉眼觀察并無明顯的損壞情況，考慮為墻體內(nèi)的氣管為氣體泄漏點(diǎn)。檢修人員立即打開穿墻固定板，采用SF6紫外成像儀果然發(fā)現(xiàn)有少量SF6氣體存在，但是經(jīng)過一段時(shí)間后，SF6紫外成像儀又無法掃描到SF6氣體。此時(shí)，檢修人員再次采用SF6檢測(cè)儀，從墻內(nèi)氣管開始，逐漸由下而上緩慢檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)靠近墻外的氣管存在明顯報(bào)警情況，由此確定墻體內(nèi)監(jiān)測(cè)氣管為氣體泄漏點(diǎn)。

3 處理故障

3.1 套管補(bǔ)氣

此次氣體泄漏問題不是很嚴(yán)重，只有輕微的氣體泄漏，漏氣速度也比較慢，所以為了防止停電時(shí)無法將漏氣故障解決，而對(duì)換流站后續(xù)的運(yùn)行帶來安全隱患，因此，可以采取套管補(bǔ)氣的方式進(jìn)行處理。在設(shè)備停電期間，對(duì)A相2.2閥側(cè)套管進(jìn)行氣體補(bǔ)充，直至套管內(nèi)SF6氣體壓力達(dá)到額定壓力為止，之后在對(duì)氣體泄漏位置進(jìn)行充分檢查[3]。測(cè)量后發(fā)現(xiàn)在補(bǔ)氣之前與補(bǔ)氣之后，套管內(nèi)SF6氣體微水含量滿足規(guī)定要求。

3.2 更換氣管

當(dāng)場(chǎng)針對(duì)氣體泄漏故障制定了兩個(gè)氣管更換方案，一個(gè)是僅僅對(duì)氣管部分位置進(jìn)行更換，另一個(gè)是將氣管與監(jiān)測(cè)表計(jì)全部更換掉。在第一種更換方案中，由于套管與氣管連接處有逆止閥存在，但是表計(jì)與套管連接處卻沒有逆止閥存在，并且更換時(shí)間是在晚上，空氣中水分含量比較高，導(dǎo)致氣管中容易進(jìn)入濕氣，影響套管內(nèi)SF6氣體微水含量，增加安全隱患。在第二種更換方案中，由于監(jiān)測(cè)表計(jì)存在二次接線連接的情況，如果將氣管與監(jiān)測(cè)表計(jì)全部更換掉，就需要先將二次接線拆除，這無疑會(huì)大大增加更換工作的難度。通過對(duì)這兩種氣管更換方案進(jìn)行對(duì)比分析了解到，方案一更換工作量要少于方案二，但是風(fēng)險(xiǎn)較高且不可控，而方案二工作量雖然比較高，然而風(fēng)險(xiǎn)較低且可控，所以檢修人員最終確定采取氣管與監(jiān)測(cè)表計(jì)全部更換的方案。在更換氣管的過程中，采用的氣管備件與泄露氣管結(jié)構(gòu)存在一些差異，其中氣管備件為膠皮外套，而泄露氣管外套為金屬網(wǎng)。在當(dāng)天晚上，換流站檢修班組及人員通過全力檢修，將存在泄漏的氣管和監(jiān)測(cè)表計(jì)成功更換掉，并對(duì)二次接線進(jìn)行核對(duì)并無錯(cuò)誤產(chǎn)生，整個(gè)更換工作沒有引起SF6壓力下降，利用SF6檢測(cè)儀和SF6紫外成像儀進(jìn)行檢測(cè)后，沒有氣體泄漏的情況出現(xiàn)。

4 氣體泄漏故障原因分析

4.1 解剖和分析泄露氣管情況

泄露氣管被更換下以后，由于氣管一頭接頭存在逆止閥，另一頭為表計(jì)，可以用來保存氣體，所以將氣管內(nèi)充滿氣體后，還需再次放置在水中實(shí)施檢測(cè)，觀察氣管泄漏情況，觀測(cè)結(jié)果顯示，穿墻固定板位置的玻璃膠在水中呈現(xiàn)白色，在靠近外墻處氣管穿墻的位置有氣泡產(chǎn)生。通過對(duì)產(chǎn)生氣泡的地方進(jìn)行仔細(xì)檢測(cè)確定只有一個(gè)氣體泄漏處，在泄漏位置還存在燒損的痕跡[4]。泄漏氣管的結(jié)構(gòu)為波紋管與金屬網(wǎng)套，在剝離掉氣管外部的金屬網(wǎng)套之后，在泄漏位置發(fā)現(xiàn)氣管被燒損，燒損位置有一個(gè)小洞。檢修人員人為在將氣管拆除之前，發(fā)現(xiàn)在泄漏位置還存在熔渣，不然氣體會(huì)泄露的更快，之后可能在拆除氣管時(shí)擦除掉了泄漏位置的熔渣。

4.2 產(chǎn)生泄漏點(diǎn)的原因分析

在2018年5月通過紅外巡查發(fā)現(xiàn)A相2.2閥側(cè)套管下方SF6氣管有發(fā)熱情況出現(xiàn)，判斷原因是套管外殼與金屬網(wǎng)套之間有環(huán)流流過導(dǎo)致的。氣管材質(zhì)由于是金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)生環(huán)流時(shí)，會(huì)發(fā)生高溫?zé)郜F(xiàn)象?？紤]原因是墻壁鐵板與氣管之間接觸不良，兩者之間存在間隙容易引起放電現(xiàn)象，在長時(shí)間的環(huán)流熱效應(yīng)下產(chǎn)生熱量，從而將波紋管燒熔出小洞，導(dǎo)致氣體泄漏。

5 結(jié)語

綜上所述，從此次檢測(cè)分析中了解到，閉合磁場(chǎng)回路是導(dǎo)致?lián)Q流變閥側(cè)套管氣體發(fā)生泄漏的根本原因，長時(shí)間的閉合磁場(chǎng)回路會(huì)產(chǎn)生大量熱量，燒熔氣管；直接原因是氣管從金屬墻板穿過時(shí)，沒有做好絕緣保護(hù)。針對(duì)這些問題，可以采取將氣管與監(jiān)測(cè)表計(jì)全部更換的策略，在本次檢修中，當(dāng)完成更換之后換流變閥側(cè)套管內(nèi)SF6氣體壓力恢復(fù)正常，成功處理了換流變閥側(cè)套管氣體泄漏的故障。