一起220 kV GIS 刀閘氣室漏氣處理與工藝

羅曉鴻，謝萬(wàn)軍

（貴州烏江水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司思林發(fā)電廠，貴州銅仁 565109）

0 引言

GIS（Gas Insulated Substation，氣體絕緣全封閉組合電器）普遍應(yīng)用于發(fā)電廠的升壓站，主要是匯聚發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能，并將電能輸送到電網(wǎng)中。

思林發(fā)電廠（以下簡(jiǎn)稱“電廠”）位于貴州省東部境內(nèi)烏江干流河段，電站總裝機(jī)1050 MW（4×262.5 MW），多年平均發(fā)電量40.72 億千瓦時(shí)。電廠220 kV 開(kāi)關(guān)站GIS 型號(hào)為ZF11-252（L），額定電壓252 kV，額定電流3150 A，主要由兩組共箱母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、套管、匯控柜等組成，絕緣介質(zhì)為SF6氣體。其中，斷路器氣室額定氣壓0.60 MPa，隔離刀閘及其他氣室額定氣壓0.45 MPa。220 kV GIS 室設(shè)備共計(jì)9 個(gè)間隔、60 個(gè)氣室，其中1#主變高壓側(cè)間隔2113 隔離刀閘氣室為本次漏氣處理氣室。

1 SF6 漏氣情況

2011 年8 月，電廠巡視人員通過(guò)GIS 間隔氣室SF6密度繼電器發(fā)現(xiàn)，2113 隔離刀閘C 相氣室SF6氣壓低于標(biāo)準(zhǔn)值范圍0.45 MPa，通過(guò)定期記錄對(duì)比分析，判斷該氣室可能有漏氣現(xiàn)象。專業(yè)維護(hù)人員用TIF XP-1A 型SF6氣體檢漏儀探測(cè)，確定漏氣點(diǎn)位于1#主變壓器高壓側(cè)2113 隔離刀閘C 相間隔，即C相刀閘波紋管法蘭與盆式絕緣子連接處（圖1）。

從發(fā)現(xiàn)漏氣至本次處理前，維護(hù)人員通過(guò)補(bǔ)氣的方式進(jìn)7次補(bǔ)氣，以滿足運(yùn)行要求。根據(jù)電力技術(shù)監(jiān)督細(xì)則中對(duì)高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的規(guī)定，對(duì)于SF6氣體絕緣的電氣設(shè)備，壓力指示值應(yīng)在正常范圍內(nèi)，壓力降低一定要查明原因，不得以隨時(shí)補(bǔ)氣代替查找泄漏點(diǎn)。GIS 長(zhǎng)期漏氣，空氣中的水分子進(jìn)入氣室內(nèi)，會(huì)增加微水含量，影響設(shè)備的絕緣和滅弧性能，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)發(fā)生絕緣事故。

經(jīng)分析，C 相波紋管和盆式絕緣子接觸面存在缺陷的可能性較大，要徹底查找處理漏氣點(diǎn)，必須對(duì)該氣室進(jìn)行解體檢修。本次結(jié)合1#發(fā)變機(jī)變壓器組A 級(jí)檢修，對(duì)該部位進(jìn)行處理。

圖1 C 相氣室漏氣部位

2 處理過(guò)程及原因分析

GIS 各間隔內(nèi)部及導(dǎo)體電連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)檢修拆裝流程和處理工藝要求較高，電廠從2009 年投產(chǎn)至今，從未進(jìn)行過(guò)GIS 解體檢修。檢修處理過(guò)程和工藝需嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)備廠的要求進(jìn)行（圖2）。

圖2 2113 隔離刀閘C 相氣室漏氣處理流程

2.1 方案及現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

按檢修停電方案進(jìn)行，并準(zhǔn)備好處理漏氣的專用工器具和材料，包括SF6氣體回收裝置、微水測(cè)試儀、檢漏儀、SF6氣體、高純度氮?dú)狻⒉y管、密封備品和防護(hù)用具等，作業(yè)前環(huán)境溫濕度應(yīng)滿足濕度≤80%、溫度＞5 ℃。

2.2 隔離刀閘外部機(jī)構(gòu)拆除

首先拆除2113 隔離刀閘及其兩側(cè)接地刀閘的外部操作機(jī)構(gòu)連桿和傳動(dòng)軸，拆除SF6密度繼電器及測(cè)量管路，繼電器底座接口為頂針式，拆開(kāi)后底座會(huì)自行密封不會(huì)泄漏SF6。

2.3 回收SF6

SF6氣體經(jīng)電弧作用時(shí)會(huì)發(fā)生分解，因此回收作業(yè)應(yīng)當(dāng)做好防護(hù)措施。本次檢修需要對(duì)漏氣部位前后相鄰的211 斷路器C 相氣室、2113 隔離刀閘C 相氣室（兩側(cè)地刀為同一氣室，采用活盆連接）、220 kV C 相高壓電纜終端氣室進(jìn)行氣體回收，3 個(gè)氣室內(nèi)有分段連接的C 相主回路導(dǎo)體。首先將2113 隔離刀閘C相氣室回收至零表壓，電纜終端氣室回收至零表壓，211 斷路器C 相氣室回收至額定壓力的1/2 即0.3 MPa（為防止斷路器氣室和拆開(kāi)的氣室壓差過(guò)大造成密封式盆式絕緣子損壞變形）?；厥胀戤吅蟛⒊檎婵眨?113 隔離刀閘氣室和C 相電纜終端氣室充入高純度氮?dú)庵?.1 MPa 與大氣壓平壓，再用工具頂開(kāi)氣室充氣接頭閥頂針，打開(kāi)密封蓋。

2.4 2113 刀閘間隔拆解

間隔分步拆解前，需將筒體內(nèi)的主回路導(dǎo)體脫離，方能進(jìn)行起吊和后續(xù)拆解。拆解步驟如下：

（1）首先應(yīng)拆除電纜終端筒體后側(cè)密封蓋板，將電連接導(dǎo)體取出，其次拆開(kāi)電纜終端筒體上部蓋板，再拆電纜終端筒體底部與支撐座的連接螺栓，最后將電纜終端筒體整體緩慢斜向上吊離，筒體內(nèi)電纜終端為環(huán)氧樹脂絕緣部件，避免起吊筒體時(shí)發(fā)生碰撞，需做好保護(hù)。

（2）將C 相高位刀閘兩側(cè)的主回路導(dǎo)體取出，緩慢用GIS檢修橋機(jī)起吊至合適位置。

（3）拆開(kāi)漏氣部位的波紋管、盆式絕緣子和密封并檢查。

2.5 漏氣部位查找分析

拆下2113 刀閘氣室鄰近的接地刀閘盆式絕緣子和波紋管，盆式絕緣子未發(fā)現(xiàn)裂紋和明顯異常，對(duì)盆式絕緣子與波紋管法蘭面之間的密封進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封表面有一小截絲線附著（圖3）。取下絲線發(fā)現(xiàn)密封附著面有凹痕，由此可以判斷漏點(diǎn)部位為密封圈受損導(dǎo)致，該漏點(diǎn)處于盆式絕緣子正中右側(cè)，符合氣密性檢測(cè)的漏氣現(xiàn)象，分析原因?yàn)镚IS 安裝時(shí)期，未將密封表面處理清潔，長(zhǎng)期運(yùn)行后導(dǎo)致密封圈被壓出凹痕，導(dǎo)致發(fā)生漏氣。

圖3 波紋管與盆式絕緣子間缺陷密封圈

2.6 間隔恢復(fù)

更換各法蘭面密封圈，其中主變高壓側(cè)電纜終端氣室底部與環(huán)氧樹脂接觸面的雙重結(jié)構(gòu)密封均需更換，按照流程3.4 要求逆過(guò)程恢復(fù)各部位電連接和檢修氣室。

2.7 修后測(cè)試

測(cè)量拆解部位電連接回路電阻值為450 μΩ，滿足要求，各部連接正常。

2.8 充裝SF6

氣室密封之前先更換氣室分子篩，對(duì)新SF6氣體和新N2（氮?dú)猓怏w進(jìn)行檢測(cè)，微水測(cè)試需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。氣室充入氮?dú)馇跋葘?duì)氣室抽真空，抽真空合格后充入99.999%氮?dú)鈱?duì)氣室進(jìn)行干燥，靜置24 h 后對(duì)氣室氣體進(jìn)行水分測(cè)量，2113氣室水分為45×10-6，電纜終端氣室水分為54×10-6，水分合格后對(duì)氣室氮?dú)膺M(jìn)行排空，排空后繼續(xù)對(duì)上述兩個(gè)氣室抽真空5 h，真空度滿足要求后再分別注入0.45 MPa 的SF6，211 斷路器C 相氣室注入0.60 MPa 的SF6，對(duì)所拆解的氣室進(jìn)行全面檢漏。靜置48 h 后對(duì)氣室SF6氣體進(jìn)行微水測(cè)試，2113 氣室為35×10-6、電纜終端氣室為21×10-6、211 斷路器氣室為26×10-6，水分測(cè)試結(jié)果滿足規(guī)程要求。最后將氣室外部測(cè)量管路及表計(jì)恢復(fù)。

2.9 帶電檢查

在完成檢修作業(yè)并驗(yàn)收通過(guò)后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行升壓和帶負(fù)荷試驗(yàn)，檢查運(yùn)行情況是否正常。投入運(yùn)行后定期監(jiān)測(cè)記錄各氣室壓力，定期測(cè)量氣室內(nèi)SF6氣體的微水含量。

3 處理工藝要求

3.1 密封處理工藝

本次漏氣處理更換了盆式絕緣子、波紋管、各部位密封件，處理過(guò)程中應(yīng)特別注意密封圈、密封槽和密封面處理。要求密封槽、密封面無(wú)毛刺、無(wú)劃痕，密封圈裝配時(shí)，將密封拉緊均勻涂抹一圈少量硅脂并裝入密封槽內(nèi)，應(yīng)清除周圍多余的硅脂，特別是密封圈內(nèi)側(cè)多余硅脂，應(yīng)以清除。

3.2 抽真空要求

抽真空前應(yīng)檢查設(shè)備是否完好，特別注意回收裝置的工作狀態(tài)，確保管路無(wú)漏點(diǎn)。接好回收裝置和真空泵，更換分子篩，抽真空，至少使真空度達(dá)60 Pa 以下持續(xù)4 h，靜止4 h 后再抽真空2 h。充SF6氣體時(shí)，應(yīng)逐步打開(kāi)減壓閥，充氣速度不宜過(guò)快。設(shè)備制造廠工藝要求與電力行標(biāo)相比有一定區(qū)別，行標(biāo)要求抽真空至133 Pa 開(kāi)始計(jì)時(shí)，維持真空泵繼續(xù)運(yùn)行抽30 min 以上，再停泵關(guān)閉SF6氣體回收裝置，靜置30 min 后讀取真空度A，再靜置5 h 后讀取真空度B，如果B-A＜67 Pa（極限133 Pa），則判斷氣室密封性良好。雖然說(shuō)真空度越高越有利于除去水分，但有分析表明，當(dāng)真空度達(dá)到133 Pa 后，再抽l h 以上就可去除水分，當(dāng)然抽真空時(shí)間還與氣室體積，回收裝置功率有一定關(guān)系。

3.3 氣室和導(dǎo)體拆裝工藝

氣室內(nèi)導(dǎo)體的電接觸鍍銀面用百潔布沿軸線方向輕擦拭至表面光潔，并涂少許導(dǎo)電油。非鍍銀表面用沾有高純度工業(yè)酒精的無(wú)毛紙擦拭干凈。

電纜終端筒體底座連接部位螺栓應(yīng)做好標(biāo)記，電纜終端氣室拆除后，220 kV 電纜頭無(wú)支撐，此時(shí)可采取底部支撐的方式做好電纜終端頭下墜措施。電連接部位恢復(fù)時(shí)應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)用力矩扳手進(jìn)行緊固，螺栓的規(guī)格為M8、M10、M12、M14、M16 時(shí)，其相應(yīng)的電接觸面螺栓擰緊力矩分別為18 N·m、25 N·m、45 N·m、80 N·m 和100 N·m。

4 結(jié)束語(yǔ)

以220 kV 2113 間隔漏氣處理為例，較為詳盡地描述了處理過(guò)程和工藝要求。GIS 設(shè)備其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定期檢修周期長(zhǎng)，檢修質(zhì)量和工藝要求高，作為GIS 設(shè)備維護(hù)的主人，需要不斷積累檢修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)備故障處置能力，以保證水電廠的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。