GIS設備氣體泄漏缺陷查找及分析

吳凱邁，曹輝，萬曉

（國網浙江溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

GIS設備氣體泄漏缺陷查找及分析

吳凱邁，曹輝，萬曉

（國網浙江溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

介紹某變電站GIS（氣體絕緣全封閉組合電器）設備主變閘刀氣室漏氣的一般處理過程，通過反復多次充氣處理判斷出氣室確實存在漏點，分析了內外部滲漏的可能，考慮到晝夜溫差變化影響到不同材質的熱脹冷縮，通過夜間紅外檢漏測試發現觀察孔有機玻璃開裂，對其進行了密封處理。以此次缺陷為例，提出有關觀察孔有機玻璃安裝設計工藝要求，GIS 漏點提供防范措施及建議。

GIS（封閉式組合電器）；觀察孔；SF6(六氟化硫)；紅外檢漏

GIS是指六氟化硫封閉式組合電器，國際上稱為“氣體絕緣金屬封閉開關設備”（Gas Insulated Switchgear)簡稱GIS，它將一座變電站中除變壓器以外的一次設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等，經優化設計有機地組合成一個整體。

現場GIS設備檢測漏氣的方法主要采取定性檢漏和定量檢漏兩種方法，定性檢漏僅作為判斷試品漏氣與否的一種手段，是定量檢漏前的預檢。定性檢漏有抽真空檢漏和檢漏儀檢漏方法。定量檢漏通常采用扣罩法掛瓶法、局部包扎法、壓力降法等方法，現場最常用的是局部包扎法。

1 缺陷概況

220kV某變電站2#主變220kV側主變閘刀氣室是平頂山高壓開關廠生產的ZF11-252kV系列SF6封閉式組合電器組件之一，此設備2010年4月出廠，于2010年9月份安裝投產，至今運行時間為5年。2015年10月8日14時48分，該變電站上報2＃主變220kV主變閘刀氣室低氣壓報警，一般額定壓力為0.5MPa，報警壓力為0.45MPa，即氣壓低于0.45MPa。

檢修工區隨即安排補氣，并經檢漏未發現漏點。隨后1個月時間內又多次出現該主變閘刀氣室壓力報警，先后補氣5次。

2 缺陷的查找

2.1 漏點分析與定位

如表1補氣記錄所示，短短1個月時間內的5次補氣，可以判定此主變閘刀氣室確實存在漏點，而SF6氣體有可能是對外滲漏或者是對內部兩側間隔滲漏。首先檢修班組對內部滲漏進行定量檢漏，根據GIS結構與主變閘刀氣室相連的內氣室分別為母線氣室和開關流變氣室。查閱表計及運行記錄，內部氣室壓力如表1所示。

表1 氣室壓力記錄

通過表1數據記錄，可見兩側壓力在這1個月期間內未見明顯上升，其氣室內部盆式絕緣子密封良好，所以可以判定不存在內部滲漏現象，那么該主變閘刀氣室本身就存在SF6氣體對外滲漏點。檢修班組分別采用肥皂泡、包扎、扣罩法掛瓶法、壓力降法等檢測方法，對氣室所有法蘭進行檢查，卻均未能發現漏點。

在此情況下，檢修人員注意到10月間晝夜溫差較大，根據經驗判斷是否有可能是冷縮引起夜間泄漏。以表1補氣時間為基礎結合溫度變化進行分析，檢修人員發現10月16日～21日期間有一股冷空氣南下，10月21日～11月3日間溫度變化相對10月8日～10月16日間要少。11月13日晚上21時左右，感覺戶外溫度明顯下降后檢修班組采用紅外線檢漏儀再次對該氣室進行檢測，發現了漏點。確定實際漏點為2#主變閘刀氣室C相觀察窗處，如圖1所示。

2.2 泄漏危害分析

查找出2#主變閘刀氣室C相觀察窗漏氣位置后，檢修人員初步分析認為觀察窗下面密封圈可能存在老化，如果密封圈得不到及時處理，可能造成設備事故。

圖1 現場檢測發現的漏點

（1）氣體對外滲漏的同時水分滲入到氣室，使內部微水超標，吸附劑飽和，絕緣材料表面容易凝露。造成絕緣下降嚴重時發生閃絡，引起突然跳閘停電事故。

（2）如果密封圈發生嚴重劣化質變，在內部SF6壓力作用下，觀察孔有機玻璃有裂紋，水和灰塵等雜質將從裂紋處慢慢滲入、積聚，使泄漏電流增大，影響電場分布，當泄漏電流增大到一度程度時或系統發生過電壓時，容易引起絕緣擊穿，對地短路，造成2#主變近區短路事故。

3 缺陷的處理

工作前先對氣室測微水，數據合格后脫開三相氣聯，使C相氣室獨立，減小缺陷處理范圍。解體前外表檢查：觀察窗外表銹蝕嚴重，有機玻璃體中心偏下，死角處有隱蔽異樣。

回收C相氣室SF6氣體至微正壓后，解體觀察窗，發現觀察窗有機玻璃明顯開裂，主裂紋四周布滿細小裂痕，氣室處密封槽有少許壓痕，但密封條良好，無異物、老化、壓痕等現象。

處理方式：裝配、處理金屬密封面用500目砂皮及百潔布打磨，無水乙醇清洗，吸塵器清掃，無紡布拆洗，更換C相開裂觀察窗有機玻璃及內外密封圈，更換C相吸附劑及密封圈，并裝配，抽真空3小時后補氣至0.52MPa，靜止后測露點合格。經長時間觀察氣室SF6壓力保持不變。

4 缺陷原因分析

（1）安裝工藝不到位，觀察窗外壓圈四周6只M8×30不銹鋼螺栓未按要求均勻緊固，單邊受力引起有機玻璃體產生裂紋。

（2）材料抗老化存在問題，僅僅5年時間，主裂紋四周出現細小老化跡象。

（3）有機玻璃觀察窗設計結構有問題，凸臺與密封面間存在應力點，受力后易發生開裂，即裂紋沿該圓弧沿面展開。

（4）氣室外密封面法蘭不平整存在壓痕，有機玻璃體與壓痕接觸后產生應力。

（5）觀察窗安裝時位置未居中，觀察窗壓緊法蘭與觀察窗（有機玻璃）凸臺接觸，使該處出現應力，長期受力后引起開裂。

5 防范措施

（1）檢漏時應注意不同材質間銜接部位檢測，由于有機玻璃與鋁法蘭二者膨脹系數相差8倍左右，本案例中觀察窗中有機玻璃存在缺陷情況下，當夜間溫度下降有機玻璃出現收縮，在罐體內0.5MPa SF6壓力作用下就出現了泄漏，白天氣溫上升有機玻璃出現膨脹，缺陷處收縮閉合，這是同類型檢漏需注意的地方。

（2）加強對該類結構觀察窗日常巡視力度，并列入C、D級檢修制重點檢查內容，必要時列入相關作業指導書檢查內容。

（3）建議廠家對該觀察窗結構（強度）作必要的改進。

（4）加強出廠驗收、現場施工質量監督和投產前驗收。

6 結語

SF6氣體是迄今最理想的絕緣、滅弧介質，以其為介質而生產的GIS設備對氣密可靠性是非常重要的。通過對上述一起缺陷的分析及處理，提供了分析解決相同類似漏氣問題的參考方法，尤其是夜間檢漏方式的分析，提供了一種新的思路，提高了現場檢修人員現場實踐能力。

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TM595

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1671-0711（2017）01（下）-0049-02