特高壓綜合管廊之GIL組合電器故障及異常處理淺析

（中鐵十四局集團(tuán)電氣化工程有限公司，山東濟(jì)南 250000）

2015年國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》指出，全面推動(dòng)地下綜合管廊建設(shè)，改善反復(fù)開(kāi)挖地面的“馬路拉鏈”問(wèn)題，逐步消除蜘蛛網(wǎng)式架空線現(xiàn)象[1]，“萬(wàn)里長(zhǎng)江第一廊”應(yīng)運(yùn)而生。它是我國(guó)第一條特高壓GIL綜合管廊，也是世界上超長(zhǎng)距離的GIL長(zhǎng)隧，不僅技術(shù)水平最高、容量輸送最大，而且電壓的等級(jí)也最高。GIL（Gas-insulated Metal Enclosed Transmission Line）即氣體絕緣金屬封閉輸電線路，采用金屬導(dǎo)電桿輸電，并將其封閉于接地的金屬外殼中，通過(guò)壓力氣體絕緣。

GIL組合電器作為特高壓綜合管廊的核心設(shè)備，其安全運(yùn)行及維護(hù)保養(yǎng)工作是管廊運(yùn)維的重中之重。本文將結(jié)合運(yùn)維實(shí)際情況對(duì)GIL綜合管廊可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題，尤其是GIL組合電器可能出現(xiàn)的故障及異常情況進(jìn)行了詳細(xì)分析和探討，并對(duì)我們的運(yùn)維情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的剖析。

1 管養(yǎng)綜合管廊簡(jiǎn)介

蘇通GIL管廊工程全稱淮南-南京-上海1000kV交流特高壓輸變電工程，工程起于北岸（南通）引接站，采用敷設(shè)于管廊（盾構(gòu)大直徑隧道）中的兩回（6相）1000kV GIL管線穿越長(zhǎng)江，止于南岸（蘇州）引接站。該工程是華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是我國(guó)特高壓交流輸電工程的一項(xiàng)重大舉措和創(chuàng)新。

2 GIL組合電器故障及異常處理

GIL出現(xiàn)故障的主要原因是填充的絕緣氣體絕緣性能下降即絕緣氣體中因摻雜導(dǎo)電離子（顆粒或者其它雜質(zhì)）而引發(fā)線路放電。研究發(fā)現(xiàn)，GIL設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。

GIL是由一節(jié)節(jié)管道通過(guò)法蘭連接起來(lái)的，以便于在管廊內(nèi)安裝輸電設(shè)備，如果設(shè)備在制造、安裝過(guò)程中環(huán)境不夠潔凈或者清掃不干凈，那么管道內(nèi)將會(huì)有灰塵殘留，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)放電故障；設(shè)備采用支撐絕緣子固定，以保證導(dǎo)體母線處于管道中央，絕緣子的質(zhì)量不過(guò)關(guān)，即使稍有瑕疵比如存在裂痕或氣泡，也極有可能降低其絕緣性能，引發(fā)放電；外部環(huán)境引起的GIL震動(dòng)也有可能會(huì)使導(dǎo)體接頭處產(chǎn)生摩擦從而出現(xiàn)導(dǎo)電顆粒。

運(yùn)維人員若發(fā)現(xiàn)設(shè)備外殼有變形或破裂、冒煙、過(guò)熱；有較大的聲響，而且內(nèi)部的爆裂聲非常強(qiáng)烈；氣室SF6氣體壓力以較快速度降低至報(bào)警值以下或者其他根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際認(rèn)為應(yīng)緊急停運(yùn)的情況，應(yīng)立即匯報(bào)調(diào)度申請(qǐng)將組合電器停運(yùn)，停運(yùn)前應(yīng)遠(yuǎn)離設(shè)備。

2.1 GIL組合電器SF6氣體壓力異常

SF6氣體壓力異常一般是SF6壓力表壓力指示降低，主要原因有以下兩種：（1）GIL組合電器設(shè)備有漏氣現(xiàn)象；（2）SF6壓力表計(jì)顯示不準(zhǔn)確或監(jiān)控系統(tǒng)誤發(fā)信號(hào)。

若監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出××氣室SF6氣體壓力報(bào)警、閉鎖信號(hào)或SF6壓力表壓力指示降低，運(yùn)維人員應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查SF6壓力表外觀是否完好，所接氣體管道閥門(mén)是否處于打開(kāi)位置；若監(jiān)控系統(tǒng)有氣體壓力低的報(bào)警信號(hào)發(fā)出，但是SF6壓力表能正常指示，這時(shí)就可以將其判斷為信號(hào)誤發(fā)，這時(shí)要與檢修人員及時(shí)聯(lián)系；若SF6壓力確已降低至告警值，應(yīng)該與檢修人員聯(lián)系進(jìn)行補(bǔ)氣，補(bǔ)氣結(jié)束后，再對(duì)SF6各管道閥門(mén)的開(kāi)閉位置進(jìn)行仔細(xì)的檢查，以確定其正確與否，對(duì)SF6壓力變化情況跟蹤監(jiān)視；若SF6壓力直接降至零值，必須將操作電源立即斷開(kāi)，匯報(bào)調(diào)度申請(qǐng)，將故障設(shè)備隔離。

2.2 運(yùn)行中聲音異常

GIL組合電器運(yùn)行中聲音異常即與正常運(yùn)行時(shí)對(duì)比有明顯增大或伴有各種雜音。運(yùn)維人員在巡視檢查時(shí)會(huì)聽(tīng)到各種聲響，要留神辨別它們與正常狀態(tài)時(shí)的差異，比如聲音大小和音質(zhì)特性的變化或者持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短的變化等。

若發(fā)現(xiàn)伴有電火花、爆裂聲時(shí)，運(yùn)維人員應(yīng)立即申請(qǐng)停電，由檢修人員檢查具體原因并進(jìn)行適當(dāng)處理；電磁力、靜電力等多會(huì)引起設(shè)備部件的振動(dòng)，若發(fā)現(xiàn)伴有振動(dòng)聲時(shí)，應(yīng)檢查GIL外殼支撐緊固部件、接地緊固螺栓等有無(wú)松動(dòng)，若無(wú)松動(dòng)但仍有振動(dòng)聲，則可能是設(shè)備內(nèi)部有變化，應(yīng)估計(jì)到放電聲音會(huì)同時(shí)發(fā)生，聯(lián)系檢修人員進(jìn)行測(cè)定局部放電等以檢測(cè)判斷內(nèi)部絕緣；若出現(xiàn)伴有放電的“吱吱”等聲響時(shí)，需要對(duì)本體或套管外表面進(jìn)行檢查，查看是否有電暈或局部放電的問(wèn)題，盡快聯(lián)系檢修人員處理。

2.3 運(yùn)行中局部過(guò)熱

正常運(yùn)行情況下，磁場(chǎng)引起的發(fā)熱是罐體等發(fā)熱的主要因素。紅外測(cè)溫中若發(fā)現(xiàn)罐體、引線接頭等部位溫度異常偏高，則需視具體情況進(jìn)行相關(guān)處理。

（1）紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)組合電器罐體溫度升高異常時(shí)，判斷其原因是否為內(nèi)部發(fā)熱，通過(guò)測(cè)溫后可以作出判斷。

（2）紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)組合電器引線接頭溫度異常升高時(shí)：1）發(fā)熱部分和正常溫差不超過(guò)15K，對(duì)該部位就要多次測(cè)溫，對(duì)缺陷進(jìn)行跟蹤記錄。2）發(fā)熱部分最高溫度≥90℃或相對(duì)溫差≥80%，就有必要對(duì)其加強(qiáng)檢測(cè)，必要時(shí)上報(bào)調(diào)度，申請(qǐng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷或倒換運(yùn)行方式。3）發(fā)熱部分最高溫度≥130℃或相對(duì)溫差≥95%，應(yīng)立即上報(bào)調(diào)度，申請(qǐng)倒換運(yùn)行方式或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，在必要時(shí)可停運(yùn)該線路。

2.4 內(nèi)部絕緣故障、擊穿放電

在蘇通GIL特高壓綜合管廊中，GIL采用單相封閉式結(jié)構(gòu)，中心導(dǎo)體通過(guò)三支柱絕緣子的支撐被固定在管道中央，導(dǎo)通電流；三支柱絕緣子被其支腿頂端的金屬嵌件固定，通過(guò)螺栓連接筒壁并接地；筒壁與嵌件之間有用于清除可能存在的微粒的粒子收集器，以避免電場(chǎng)分布發(fā)生畸變。

在已經(jīng)運(yùn)營(yíng)的GIL中，出現(xiàn)了諸多由于三支柱絕緣子放點(diǎn)事故造成系統(tǒng)跳閘的案例[2]。GIL內(nèi)部絕緣故障、擊穿放電不僅嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全，還將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。一旦出現(xiàn)GIL組合電氣內(nèi)部絕緣故障、擊穿造成保護(hù)動(dòng)作跳閘，運(yùn)維人員須檢查現(xiàn)場(chǎng)故障情況。

2.5 GIL設(shè)備發(fā)生故障氣體外逸

現(xiàn)場(chǎng)可聽(tīng)到“嘶嘶”聲，且SF6及氧氣含量檢測(cè)裝置報(bào)警，表明GIL設(shè)備發(fā)生故障有氣體外逸。若管廊內(nèi)GIL設(shè)備發(fā)生故障有氣體外逸時(shí)，全體運(yùn)維人員應(yīng)迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)，監(jiān)控人員檢查風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況。在管廊內(nèi)徹底通風(fēng)或檢測(cè)管廊內(nèi)氧氣含量正常（不低于19.5%），并且保證完全排除SF6氣體分解物后才可以向管廊內(nèi)進(jìn)入，必要時(shí)還應(yīng)該穿防護(hù)服、帶正壓式呼吸器或防毒面具。

3 搶修注意事項(xiàng)

搶修人員進(jìn)入管廊前，應(yīng)核對(duì)管廊環(huán)境：（1）至少有一臺(tái)通風(fēng)裝置啟動(dòng)；（2）含氧量高于19.5%；（3）SF6氣體濃度低于1000μL/L；（4）有害氣體段相關(guān)有害氣體不超標(biāo)（甲烷不超過(guò)10%，一氧化碳不超過(guò)24μL/L，硫化氫不超過(guò)6μL/L）；（5）隧道本體未出現(xiàn)禁止人員進(jìn)入的嚴(yán)重病害；（6）集水坑水位無(wú)持續(xù)上升情況；（7）無(wú)可能危及運(yùn)檢人員健康的其他因素。

管廊不滿足人員進(jìn)入條件時(shí)，監(jiān)控人員應(yīng)立即通知管廊內(nèi)運(yùn)維人員停止作業(yè)，清點(diǎn)人數(shù)，組織有序撤離。作業(yè)中斷超過(guò)30min，人員再次進(jìn)入管廊前，應(yīng)重新核查管廊進(jìn)入條件。

4 結(jié)語(yǔ)

蘇通GIL綜合管廊工程建成后，與淮南-浙北-上海特高壓交流工程合環(huán)運(yùn)行，形成了貫穿皖、蘇、浙、滬負(fù)荷中心的華東特高壓交流環(huán)網(wǎng)，新增受電能力3500萬(wàn)kW，每年可減少發(fā)電用煤近2億t，有效促進(jìn)華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和大氣污染防治。本文結(jié)合運(yùn)維實(shí)際情況對(duì)GIL綜合管廊可能出現(xiàn)的一些問(wèn)題，尤其是GIL組合電器可能出現(xiàn)的故障及異常情況進(jìn)行了詳細(xì)分析和探討，為特高壓綜合管廊的安全運(yùn)維奠定可靠的理論基礎(chǔ)；另外，特意強(qiáng)調(diào)了搶修注意事項(xiàng)，并制定了具體的安全標(biāo)準(zhǔn)，以保證工作人員的人身安全。