氣體絕緣金屬封閉組合電器漏氣缺陷及預(yù)防措施

崔玲玲 李威 趙勝男 劉團(tuán) 楊明 吳西博

摘 要：氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是漏氣問題直接影響其整體絕緣性能。針對(duì)氣體絕緣金屬封閉組合電器漏氣問題，本文比較了有效的檢漏方法，分析了常見的漏氣部位及漏氣原因，最后提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：氣體絕緣金屬封閉組合電器;漏氣;預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TM595文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）17-0046-03

Leakage Defects and Preventive Measures of Gas-insulated

Metal-enclosed Switchgear

CUI Lingling LI Wei ZHAO Shengnan LIU Tuan YANG Ming WU Xibo

（State Grid Henan Maintenance Company，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Gas-insulated metal-enclosed switchgear （GIS） has many application advantages， but the problem of air leakage directly affects its overall insulation performance. Aiming at the leakage of gas-insulated metal-enclosed switchgear， this paper compares effective leak detection methods， analyzes common leak locations and causes， and finally proposes corresponding preventive measures.

Keywords： gas-insulated metal-enclosed switchgear;air leakage;preventive measures

氣體絕緣金屬封閉組合電器（簡(jiǎn)稱組合電器）是一種利用高壓絕緣氣體將導(dǎo)電回路封閉在金屬容器中，并將不同功能的電氣設(shè)備組合在一起的裝置。組合電器一般使用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，包含斷路器、避雷器、電壓互感器和電流互感器等多個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)的電氣設(shè)備單元。相較于敞開式設(shè)備，組合電器具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行可靠性高、無靜電感應(yīng)和電暈干擾、噪聲水平低等優(yōu)點(diǎn)。但是，組合電器本身也有一些缺陷，最為常見的就是漏氣問題，某些地區(qū)漏氣率可達(dá)70%[1]。由于組合電器主要依靠高壓SF6氣體進(jìn)行電氣絕緣，氣體壓力降低會(huì)直接導(dǎo)致整體絕緣性能下降，當(dāng)?shù)椭烈欢ǔ潭葧r(shí)，易造成回路對(duì)地放電。因此，組合電器必須保持良好的密封性，如何解決組合電器漏氣缺陷成為行業(yè)內(nèi)日益關(guān)注的問題。

國內(nèi)外針對(duì)組合電器漏氣問題已有許多研究。陳昱同等對(duì)某一具體組合電器漏氣案例進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)注膠工藝不合格會(huì)引起法蘭上的螺栓孔進(jìn)水，導(dǎo)致冬天絕緣盆被凍裂，造成組合電器漏氣[1]。張守勛等針對(duì)朝陽站組合電器漏氣問題進(jìn)行了分析，認(rèn)為外V形密封槽和O形密封圈的配合會(huì)導(dǎo)致密封不完全，裝置連接處易進(jìn)水并形成貫穿型槽孔，導(dǎo)致設(shè)備漏氣[2]。王強(qiáng)等提出了一種經(jīng)濟(jì)科學(xué)的組合電器漏氣點(diǎn)檢測(cè)方法[3]。費(fèi)韜等使用灰色理論建立了SF6組合電器漏氣后壓力降低模型，為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)組合電器漏氣后壓力變化提供了一種思路[4]。劉建月等則提出一種利用故障樹查明泄漏根源的分析方法[5]。本文針對(duì)組合電器漏氣問題，依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和該領(lǐng)域研究進(jìn)展，從檢測(cè)方法、漏氣部位、漏氣原因和預(yù)防措施四個(gè)角度，論述組合電器漏氣問題及治理情況。

1 漏點(diǎn)檢查方法

要想解決組合電器漏氣問題，首先需要確定漏氣點(diǎn)位置。但是，SF6氣體本身無色無味，一般難以通過人工巡查發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)，要借助設(shè)備或工具。目前，常用的檢測(cè)方法有3種。

1.1 紅外檢測(cè)法

紅外檢測(cè)法使用SF6紅外檢漏儀對(duì)疑似漏氣部位進(jìn)行紅外拍攝，利用SF6氣體某波段中紅外吸收強(qiáng)而空氣吸收弱的特性，通過紅外成像系統(tǒng)將不可見的SF6氣體清晰地顯現(xiàn)在屏幕上。該方法可直觀看出泄漏點(diǎn)，但對(duì)環(huán)境、操作人員有一定要求。

1.2 肥皂水法

肥皂水法是將泡沫豐富的肥皂水涂抹在疑似漏氣部位，通過觀察是否有氣泡膨脹或大量微小氣泡逸出來尋找漏氣點(diǎn)。該方法操作簡(jiǎn)單、方便快捷，但難以檢測(cè)到滲漏緩慢、漏氣量小的漏氣點(diǎn)。

1.3 包扎法

包扎法使用塑料布對(duì)疑似漏氣部位進(jìn)行包扎，在一定時(shí)間后使用SF6氣體檢測(cè)儀檢測(cè)包扎范圍內(nèi)是否含有SF6氣體。該方法可檢測(cè)出微滲、緩滲漏氣點(diǎn)，但耗時(shí)較長、操作復(fù)雜，對(duì)包扎的嚴(yán)密程度要求較高。

2 漏氣部位及原因

對(duì)2019—2020年河南省500 kV變電站內(nèi)組合電器漏氣缺陷情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表1所示。顯然，漏氣發(fā)生頻次最高的兩個(gè)部位依次是絕緣盆和氣室連管，二者漏氣出現(xiàn)次數(shù)共占總次數(shù)的67%，而罐體、表計(jì)、波紋管等部位漏氣發(fā)生頻次相對(duì)較低。

下面依次對(duì)絕緣盆、氣室連管這兩個(gè)主要漏氣部位及其漏氣原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并對(duì)偶發(fā)的漏氣部位及其漏氣原因進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

2.1 絕緣盆

絕緣盆作為不同氣室單元的分隔設(shè)備，在組合電器中大量使用，該部位主要依靠法蘭內(nèi)部O形密封圈嵌入密封槽進(jìn)行密封，如圖1所示。造成該部位漏氣的主要原因一般有3種。

2.1.1 設(shè)計(jì)不合理。《國家電網(wǎng)有限公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）》規(guī)定：“戶外GIS法蘭對(duì)接面宜采用雙密封，并在法蘭環(huán)接縫、安裝螺孔、跨接片接觸面周邊、法蘭對(duì)接面注膠孔、盆式絕緣子澆注孔等部位涂防水膠?！倍S多舊型號(hào)組合電器在設(shè)計(jì)時(shí)僅使用單層密封，一旦密封圈老化，就會(huì)引起設(shè)備漏氣。

2.1.2 注膠工藝不合格。下面結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析。2019年2月，河南省某變電站220 kV組合電器的一個(gè)罐式電壓互感器出現(xiàn)嚴(yán)重漏氣，解體檢查發(fā)現(xiàn)，電壓互感器壓接法蘭固定螺栓孔未注防水膠（見圖2），法蘭環(huán)接縫涂膠不全或未涂膠（見圖3）。設(shè)備運(yùn)行期間，雨水進(jìn)入法蘭對(duì)接面，在遇極端天氣時(shí)氣溫驟降，水分結(jié)冰，體積膨脹，導(dǎo)致漏氣現(xiàn)象產(chǎn)生。

2.1.3 安裝工藝不過關(guān)。在安裝絕緣盆過程中，若未將密封槽內(nèi)毛刺磨平或密封圈未均勻涂抹硅脂，易造成密封圈與密封槽貼合不完全，在單層密封設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)造成漏氣;若未能均勻緊固壓接法蘭固定螺栓，易導(dǎo)致絕緣盆密封圈與法蘭面壓接不緊密，也會(huì)造成漏氣。

2.2 氣室連管

氣室連管漏氣常見于連管與連管或連管與設(shè)備的連接處，如圖4、圖5所示，主要原因是密封圈老化或安裝工藝不良導(dǎo)致密封不緊密，而在一些情況下，金屬編織軟管受環(huán)境侵蝕，也可能產(chǎn)生漏氣點(diǎn)。

2.3 其他部位

除絕緣盆和氣室間連管外，其他部位也會(huì)因各種因素發(fā)生漏氣。例如，罐體本身生產(chǎn)工藝不良、有砂眼導(dǎo)致漏氣;表計(jì)損壞或自封接頭不回彈導(dǎo)致漏氣;伸縮節(jié)處波紋管壓縮過度導(dǎo)致漏氣;刀閘氣室傳動(dòng)軸處O形密封圈腐蝕老化導(dǎo)致漏氣[6-7]。

3 預(yù)防措施

3.1 加強(qiáng)前期生產(chǎn)監(jiān)造

通過強(qiáng)化生產(chǎn)過程見證，減少不合格材質(zhì)和配件的選用，盡可能保證設(shè)備生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 改善防水注膠工藝

對(duì)于水平方向安裝的絕緣盆，應(yīng)在注膠前用氮?dú)鈱⒎ㄌm內(nèi)部積水吹出，并對(duì)上法蘭螺栓和法蘭環(huán)接縫進(jìn)行注膠，同時(shí)拆除下法蘭面注膠孔螺栓，保證積水和潮氣盡快排出。

對(duì)于豎直方向安裝的絕緣盆，也應(yīng)在注膠前用氮?dú)鈱⒎ㄌm內(nèi)部積水吹出，并對(duì)兩側(cè)法蘭螺栓和法蘭環(huán)接縫進(jìn)行涂膠，但法蘭環(huán)接縫下部30°范圍內(nèi)不涂膠，以便及時(shí)排出法蘭積水與潮氣。

3.3 嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照質(zhì)量控制卡或作業(yè)指導(dǎo)書操作，重點(diǎn)控制以下幾項(xiàng)：嚴(yán)格檢查密封槽，保證密封槽表面光滑，內(nèi)部無刮傷、無凸起、無開裂，絕緣子表面不允許打磨;解體后重裝時(shí)應(yīng)使用新密封圈，并涂抹適量密封脂;涂密封脂時(shí)，不得使其流入密封圈內(nèi)側(cè)而與SF6氣體接觸;密封圈安裝時(shí)要確認(rèn)規(guī)格選用正確，密封圈與密封槽貼合緊密;安裝時(shí)，應(yīng)均勻緊固壓接法蘭上的固定螺栓，使用力矩扳手逐一檢查螺栓力矩值，保證法蘭環(huán)接縫寬度均勻。

安裝伸縮節(jié)時(shí)，應(yīng)將其調(diào)整至適當(dāng)位置，不可過度調(diào)節(jié)使波紋管壓縮過緊，進(jìn)而在溫度變化時(shí)導(dǎo)致波紋管與母線絕緣盆受力而損壞。

4 結(jié)語

氣體絕緣金屬封閉組合電器目前廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，漏氣是該類設(shè)備的一大問題，其中，絕緣盆和連接導(dǎo)管是最為常見的漏氣部位。造成漏氣的主要原因有設(shè)計(jì)原理落后、防水工藝不到位、安裝工藝不達(dá)標(biāo)，為盡可能解決組合電器漏氣問題，本研究提出了強(qiáng)化廠內(nèi)生產(chǎn)監(jiān)造、改善防水注膠工藝、嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量等措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳昱同，郭建宏，劉楊，等.220 kV某GIS盆式絕緣子漏氣原因分析及處理措施[J].高壓電器，2015（12）：196-200.

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

[3]王強(qiáng)，高永鵬.淺析SF6全封閉組合電器的漏氣處理[J].價(jià)值工程，2015（11）：250-251.

[4]費(fèi)韜，葉金翔，許格.灰色理論在預(yù)測(cè)SF6組合電器漏氣情況中的應(yīng)用[J].四川電力技術(shù)，2015（2）：51-53.

[5]劉建月，張志東，李秀廣.基于故障樹的GIS設(shè)備SF6氣體泄漏分析[J].高壓電器，2016（12）：189-193.

[6]王巍.110 kV組合電器母線伸縮節(jié)漏氣故障的分析與處理[J].信息化建設(shè)，2015（11）：286-288.

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