特高壓直流工程GIS、開(kāi)關(guān)類設(shè)備制造過(guò)程的質(zhì)量問(wèn)題及改進(jìn)措施

阮 芹

(國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430074)

從20世紀(jì)80年代至今，我國(guó)特高壓直流輸電工程建設(shè)迅猛發(fā)展，直流輸電技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平，工程電壓等級(jí)、輸送容量、輸送距離、低損耗屢次刷新記錄。而特高壓直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，離不開(kāi)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備。其中，GIS、開(kāi)關(guān)類設(shè)備使用頻次高，且發(fā)揮著轉(zhuǎn)換運(yùn)行方式、隔離、故障檢修等作用[1]，也在特高壓直流關(guān)鍵設(shè)備之列。

消除GIS、開(kāi)關(guān)類設(shè)備制造過(guò)程中頻發(fā)、常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，提高出廠試驗(yàn)一次通過(guò)率，是確使其達(dá)到協(xié)議要求質(zhì)量水平、入網(wǎng)運(yùn)行的重要保證。根據(jù)酒泉—湖南、昌吉—古泉、渝鄂背靠背、錫盟—泰州等多個(gè)特高壓直流工程的設(shè)備監(jiān)理實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)該類設(shè)備在制造過(guò)程中由原材料引起問(wèn)題占比46%，生產(chǎn)工藝引起問(wèn)題占比35%，試驗(yàn)問(wèn)題占比19%。本文總結(jié)了一些典型的質(zhì)量問(wèn)題案例，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，供有關(guān)人員參考。

1 原材料類問(wèn)題

原材料類問(wèn)題主要是供應(yīng)商供貨不符合技術(shù)協(xié)議要求及重要組部件的質(zhì)量缺陷，前者常見(jiàn)有GIS的密封件，斷路器的滅弧室瓷套、并聯(lián)電容器、絕緣拉桿、裝配用密封件、合閘電阻等供貨廠家與技術(shù)協(xié)議要求不符等；后者常見(jiàn)有隔離開(kāi)關(guān)密封墊塊、斷路器合閘電阻值、控制柜銘牌內(nèi)容、滅弧室罐體顏色不符合技術(shù)協(xié)議要求、操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱及主控箱外表漆色錯(cuò)誤、輔助開(kāi)關(guān)質(zhì)量缺陷導(dǎo)致無(wú)法滿足觸點(diǎn)提前主觸頭閉合的時(shí)間要求；罐式斷路器套管未噴閃爆膜(如圖1所示)、瓷柱式斷路器瓷瓶水泥破損(如圖2所示)等。上述問(wèn)題主要由于設(shè)備制造廠未對(duì)設(shè)計(jì)仔細(xì)確認(rèn)和校核、未嚴(yán)格按合同要求執(zhí)行采購(gòu)、對(duì)關(guān)鍵原材料組部件的進(jìn)廠檢驗(yàn)力度不夠、廠內(nèi)用料管理不嚴(yán)格等原因造成。

圖1 未噴閃爆膜的套管

圖2 斷口瓷瓶水泥有破損

改進(jìn)措施：督促制造廠嚴(yán)格按照協(xié)議及設(shè)計(jì)凍結(jié)會(huì)要求進(jìn)行采購(gòu)，在入廠、領(lǐng)料、使用環(huán)節(jié)加大檢查力度，避免錯(cuò)用、混用。例如，GIS內(nèi)絕緣件逐支進(jìn)行X射線探傷[2]，抽檢絕緣隔板進(jìn)行電性能試驗(yàn)及水壓破壞試驗(yàn)；斷路器本體內(nèi)部的絕緣件必須經(jīng)過(guò)局部放電試驗(yàn)方可裝配，要求在試驗(yàn)電壓下單個(gè)絕緣件的局部放電量不大于3 pC。監(jiān)造方應(yīng)對(duì)部分關(guān)鍵原材料組部件的文件見(jiàn)證(R點(diǎn))升級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證(W點(diǎn))，對(duì)問(wèn)題頻繁的供應(yīng)商延伸監(jiān)造并抽查出廠試驗(yàn)[4]。例如，針對(duì)隔離開(kāi)關(guān)主觸頭鍍銀層厚度、硬度以及鍍層結(jié)合力進(jìn)行檢測(cè)，如圖3所示。

圖3 某型號(hào)隔離開(kāi)關(guān)的觸頭檢測(cè)報(bào)告

2 生產(chǎn)工藝類問(wèn)題

工藝類問(wèn)題主要包括生產(chǎn)過(guò)程中清理不徹底及裝配失誤，前者常見(jiàn)有GIS的盆式絕緣子未清理干凈[3](如圖4所示)，隔離開(kāi)關(guān)靜觸座內(nèi)壁鍍銀層有斑點(diǎn)，斷路器屏蔽罩、導(dǎo)體、均壓環(huán)、套管、導(dǎo)電桿等部件未清理干凈導(dǎo)致多次出廠試驗(yàn)時(shí)放電(如圖5、圖6所示)；后者有絕緣子螺釘未緊固、裝配疏忽致開(kāi)關(guān)底座與下導(dǎo)電桿間的導(dǎo)電帶受損、行車轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱底部撞至損壞變形等。上述問(wèn)題主要由于廠內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境、流程細(xì)節(jié)管控工作不到位，缺乏自檢、互檢機(jī)制，及車間人員未嚴(yán)格按照工藝文件執(zhí)行操作引起。

圖4 盆式絕緣子未清洗干凈導(dǎo)致樹(shù)枝狀放電擊穿

圖5 中心導(dǎo)體對(duì)套管放電

圖6 滅弧室外屏蔽對(duì)大罐放電

改進(jìn)措施：督促?gòu)S家加強(qiáng)對(duì)一線裝配人員、行車人員的工藝流程培訓(xùn)，完善作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，制定異物專項(xiàng)管控措施；監(jiān)造方督促?gòu)S家加強(qiáng)工藝現(xiàn)場(chǎng)管理，重點(diǎn)見(jiàn)證裝配過(guò)程中毛刺及異物的處理(毛刺一般采用百潔布、砂紙打磨、擦洗，套管內(nèi)金屬屑采用屏蔽電極法排出)，清理完的殼體經(jīng)質(zhì)檢人員、監(jiān)造工程師聯(lián)合檢查確認(rèn)合格后方可進(jìn)入下一工序。例如，廠家對(duì)GIS及罐式斷路器罐體焊縫進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)，保證罐體焊縫合格；GIS法蘭密封采用密封圈加法蘭注膠雙密封方式；隔離開(kāi)關(guān)采用外壓式或自力式觸頭時(shí)，確保觸頭彈簧進(jìn)行防腐、防銹處理；斷路器絕緣拉桿應(yīng)控制露空時(shí)間且進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)(例行拉力、壓力，抽樣破壞試驗(yàn))，以防機(jī)械操作時(shí)絕緣拉桿與金屬接頭間斷裂。

3 出廠試驗(yàn)類問(wèn)題

單向的出廠試驗(yàn)問(wèn)題主要是試驗(yàn)項(xiàng)目不滿足國(guó)標(biāo)及協(xié)議要求及異物清理不到位[5]導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。前者有隔離接地開(kāi)關(guān)未按照國(guó)標(biāo)開(kāi)展試驗(yàn)(例如輔助和控制回路工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)間達(dá)不到1 min，回路電阻低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值)，斷路器未按照國(guó)網(wǎng)十八項(xiàng)反措要求進(jìn)行200次機(jī)械磨合試驗(yàn)；斷路器SF6氣體壓力不達(dá)標(biāo)、絕緣試驗(yàn)前未進(jìn)行微水測(cè)量；后者有試驗(yàn)前開(kāi)關(guān)套管內(nèi)部絕緣件或試驗(yàn)均壓環(huán)、導(dǎo)電管等未清理干凈或耐壓工裝端部插裝接地端子產(chǎn)生金屬粉塵等情況導(dǎo)致放電，斷路器某相滅弧單元的運(yùn)輸支架未完整拆除導(dǎo)致耐壓試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)等。上述問(wèn)題主要由于廠家相關(guān)人員不熟悉標(biāo)準(zhǔn)、不重視試驗(yàn)方案編制，試驗(yàn)人員操作不規(guī)范、試驗(yàn)前檢查不仔細(xì)等造成。

改進(jìn)措施：廠家應(yīng)提前提供符合國(guó)標(biāo)、技術(shù)協(xié)議要求的試驗(yàn)方案，監(jiān)造方審核方案及試驗(yàn)環(huán)境、試驗(yàn)設(shè)備通過(guò)后嚴(yán)格見(jiàn)證廠家按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)主要求進(jìn)行試驗(yàn)(如圖7、圖8所示)；督促?gòu)S家加強(qiáng)環(huán)境清潔管控及工裝維護(hù)，提高工裝對(duì)接面點(diǎn)檢頻次；加強(qiáng)人員插接接地裝置培訓(xùn)，提高試驗(yàn)人員技術(shù)能力,必要時(shí)進(jìn)行第三方抽檢確保產(chǎn)品質(zhì)量。例如，斷路器出廠試驗(yàn)及例行檢修中，應(yīng)檢查絕緣子金屬法蘭與瓷件膠裝部位防水密封膠的完好性，必要時(shí)復(fù)涂防水密封膠；針對(duì)斷路器SF6氣體進(jìn)行專項(xiàng)檢測(cè)(如圖9所示)；采用帶金屬法蘭的盆式絕緣子的GIS，應(yīng)預(yù)留窗口用于特高頻局部放電檢測(cè)。

圖7 斷路器支柱進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)

圖8 直流隔離開(kāi)關(guān)合閘試驗(yàn)

圖9 某型號(hào)斷路器的SF6新氣檢測(cè)報(bào)告

4 結(jié)語(yǔ)

GIS、開(kāi)關(guān)類設(shè)備在特高壓直流工程中主要用于關(guān)合及開(kāi)斷正常線路及從電力系統(tǒng)中退出故障設(shè)備及故障線段，對(duì)保證整體系統(tǒng)安全、運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。設(shè)備制造廠及監(jiān)造方應(yīng)加強(qiáng)對(duì)以往直流工程開(kāi)關(guān)類設(shè)備故障的梳理分析，提取質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并制定預(yù)控措施，保證后續(xù)工程設(shè)備質(zhì)量使其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。