新建變電站GIS設(shè)備漏氣原因分析

李政廉，佘 鑫，胡曉東，楊 帥，成 峰

(1.湖南省送變電工程有限公司，湖南 長沙 410015；2.國網(wǎng)湖南省電力有限公司益陽供電分公司，湖南 益陽 413000)

0 引言

近年來，隨著電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，SF6氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(gas insulated switchgear, GIS)裝用量迅速增加。同時，由于GIS等主設(shè)備的采購價格逐年降低，部分供應(yīng)商追求利益最大化，沒能嚴(yán)格貫徹質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，降低原材料或外構(gòu)件檔次，加之第三方監(jiān)造水平參差不齊，沒能充分發(fā)揮設(shè)備監(jiān)造作用，多種因素導(dǎo)致新入網(wǎng)的GIS設(shè)備質(zhì)量問題凸顯。其中，SF6氣體泄漏故障就是GIS設(shè)備缺陷中最常見的一種。

根據(jù)在對某新建變電站110 kV GIS設(shè)備進行密封性檢漏試驗時發(fā)現(xiàn)的一起SF6氣體泄漏故障，通過采用手持式SF6紅外檢漏儀精準(zhǔn)定位疑似漏氣氣室，并現(xiàn)場對2個氣室開罐檢查情況，分析漏氣原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。最后，針對故障情況對廠家后續(xù)處理措施和GIS設(shè)備安裝注意事項提出合理建議，從源頭上解決GIS設(shè)備漏氣故障問題，實現(xiàn)新建變電站GIS設(shè)備“零缺陷”并網(wǎng)，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

1 工程概況

某變電站為新建220 kV戶外HGIS智能變電站，共安裝有220 kV主變壓器2臺；220 kV最終出線6回，本期1回；110 kV最終出線14回，本期6回。其中，110 kV最終出線采用新東北電氣集團超高壓有限公司制造的GIS設(shè)備，共計18個間隔，為戶外型產(chǎn)品。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

2 檢漏情況

2.1 檢漏原理

對某新建變電站110 kV GIS設(shè)備進行密封性檢漏試驗時，試驗人員使用的是利用紅外吸收光譜法的原理工作的手持式SF6紅外檢漏儀。紅外吸收光譜法又稱紅外分光光度法，它是利用物質(zhì)對紅外電磁輻射的選擇性吸收特性來對物質(zhì)進行定性定量分析。因為光輻射在氣體中傳播時氣體分子會對光輻射進行吸收、散射而衰減，因此利用氣體在某一特定波段的吸收特性可以實現(xiàn)對氣體的檢測。

SF6在紅外波段(中心波長10.55 μm)具有非常強的吸收性，SF6紅外傳感器就是在該波段內(nèi)，通過檢測SF6氣體對紅外光的吸收，來實現(xiàn)SF6氣體的定量檢測。SF6氣體紅外傳感器的檢測原理如圖2所示，傳感器內(nèi)部由發(fā)送端發(fā)射一定波長(10.55 μm)的紅外光，照射到傳感器末端的鏡面上發(fā)生反射，最后被接收端所收集，根據(jù)該波長紅外光強度的變化與SF6氣體濃度的關(guān)系，經(jīng)過電子測量系統(tǒng)處理后，就可得到SF6氣體的濃度。

圖2 SF6檢漏儀檢測原理

2.2 檢漏過程

2019-10-09，湖南省送變電工程有限公司試驗人員在某新建變電站110 kV GIS設(shè)備安裝充氣完畢，局部包扎24 h后，對其進行密封性檢漏試驗時，發(fā)現(xiàn)多個氣室普通手孔和帶防爆膜手孔位置出現(xiàn)12處SF6微滲情況。

10月15日，廠家派專業(yè)技術(shù)人員攜帶設(shè)備到現(xiàn)場進行檢測，仍發(fā)現(xiàn)多個氣室普通手孔和帶防爆膜手孔位置17處SF6微滲。廠家將漏氣值較大的普通手孔及帶防爆膜手孔先逐個拆除螺絲，用吸塵器吸螺孔和注膠孔，然后按照力矩要求對螺栓進行重新緊固。當(dāng)日共處理42處對接口，處理完成后重新包罩，等待再次檢測。

10月16日，廠家使用專業(yè)檢漏設(shè)備和湖南省電力有限公司電科院專家現(xiàn)場對已經(jīng)局部包扎24 h后的GIS設(shè)備所有母線上SF6氣體泄漏值超標(biāo)的普通手孔及帶防爆膜手孔對接口進行密封性檢漏試驗，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過廠家專業(yè)處理后的普通手孔SF6氣體泄漏值均符合國標(biāo)要求，帶防爆膜手孔SF6氣體泄漏值高于0.05 ‰的有14個，其中有兩個帶防爆膜手孔檢測值比較大，分別為0.243 5 ‰，0.309 ‰，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國標(biāo)規(guī)定檢漏試驗的數(shù)值不高于0.03 ‰的要求。

3 現(xiàn)場對漏氣氣室開罐檢查情況

10月22日下午，廠家派專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場對I母線封堵端頭氣室SF6氣體泄漏值超標(biāo)的帶防爆膜手孔進行開罐檢查，對密封面、密封槽尺寸測量，測量結(jié)果均滿足圖紙要求；密封圈外觀檢查未發(fā)現(xiàn)異常，拆除防爆裝置后檢查發(fā)現(xiàn)防爆膜安裝不平整，其半邊卷起導(dǎo)致密封圈密封不嚴(yán)而引起氣體泄漏。當(dāng)日，廠家現(xiàn)場技術(shù)人員對此帶防爆膜手孔內(nèi)部防爆膜、密封圈、干燥劑進行更換，清理密封面后按照拆卸相反順序進行恢復(fù)安裝，對該氣室抽真空后充入額定壓力SF6氣體。10月23日上午對手孔進行包罩，局部包扎24 h后，10月24日上午廠家使用專業(yè)檢漏設(shè)備和湖南省電力有限公司電科院專家現(xiàn)場對該氣室進行檢漏時，發(fā)現(xiàn)原漏點SF6氣體泄漏值為0，符合國標(biāo)要求，經(jīng)檢測，SF6氣體微水、純度試驗合格。

4 漏氣原因分析

對現(xiàn)場多次檢漏情況進行全面梳理，建立記錄卡，統(tǒng)計各氣室普通手孔及帶防爆膜手孔檢漏的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：逐個拆除螺栓，用吸塵器吸螺孔及注膠孔，然后按照力矩要求對螺栓進行重新緊固的處理方法對普通手孔有效，帶防爆膜手孔按照上述處理方法處理后，檢測數(shù)據(jù)變化比較大。

從現(xiàn)場1個漏氣的帶防爆膜手孔進行開罐檢查情況分析，漏氣原因為：

(1) 密封面處理不到位。

(2) 螺栓緊固力不均。

(3) GIS設(shè)備內(nèi)部防爆膜組裝工藝不良，且為隱蔽缺陷，給設(shè)備運行帶來隱患。

5 處理措施及建議

5.1 處理措施

廠家現(xiàn)場技術(shù)人員針對所有疑似漏氣的帶防爆膜手孔氣室首先通過SF6氣體回收裝置回收氣體；然后，打開防爆膜手孔蓋，檢查罐體密封面，拍照記錄存檔，清理密封面，更換防爆膜處密封圈，更換防爆膜，更換防爆膜裝置壓環(huán)處密封圈，更換干燥吸附劑，更換新的防爆膜手孔蓋，按照拆卸相反順序進行恢復(fù)安裝，按力矩要求緊固螺栓，抽真空后注氣至額定氣壓，完成后自檢。廠家全部處理自檢合格后，對所有疑似漏氣的帶防爆膜手孔進行包罩，局部包扎24 h后，廠家使用專業(yè)檢漏設(shè)備和湖南省電力有限公司電科院專家現(xiàn)場對GIS設(shè)備所有母線上SF6氣體泄漏值超標(biāo)的帶防爆膜手孔對接口進行密封性檢漏試驗，檢漏數(shù)值全部在規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，結(jié)果合格。

5.2 建議

(1) GIS設(shè)備注膠充氣前應(yīng)由廠家現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)人員進行螺栓力矩復(fù)測、緊固，并通知監(jiān)理現(xiàn)場見證。

(2) GIS設(shè)備一定確保在無塵環(huán)境中進行安裝工作，同時嚴(yán)格檢查密封圈是否平整放置在密封槽內(nèi)，并仔細(xì)檢查密封槽內(nèi)是否含有異物。

(3) 試驗人員應(yīng)對該變電站所有GIS設(shè)備進行檢查、檢漏，自查自糾排查漏氣氣室，消除安全隱患，避免類似情況發(fā)生，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。