淺析秦港110kV3#站GIS組合電器微水處理

陳辰

秦皇島港股份有限公司電力分公司 河北 秦皇島 066000

1 立項背景

秦港110kV3#變電站采用西門子生產的戶內式GIS，雙母線結構，包含2個進線間隔，2個出線間隔，1個母聯間隔，4個測量保護間隔。絕緣氣體為六氟化硫（SF6），斷路器氣室的額定壓力為0.56MPa，其他氣室的額定壓力為0.45MPa。110kV3#站在2015年10月的檢修中檢查出GIS組合電器4個VT氣室微水超標，微水含量分別為550PPm、562PPm、867PPm、854PPm。我們隨即使用高純氮氣循環凈化，然后充入全新SF6氣體的方式進行處理[1]。而在隨后的2016年5月的檢修中檢查出VT氣室微水含量再度超標，4個VT氣室微水含量依次為520PPm、600PPm、650PPm、550PPm。說明GIS設備在長期的運行中已產生泄漏缺陷，微水的持續超標對設備的安全運行造成了極大的安全隱患。（SF6氣體微水含量在運行時標準為斷路器氣室＜300ppm，其他氣室＜500ppm。）

2 技術方案

GIS設備的泄露部位主要包括法蘭連接處、充氣閥、氣路連通管接頭、二次壓力表接頭、拐臂盒軸封、筒體焊縫裂紋、絕緣子裂紋、進出線套管與法蘭澆鑄處、手孔蓋、傳動軸座軸封、附件砂眼和氣室伸縮節接口等處。

我們首先采用定性分析查找GIS泄露點，用檢漏儀探槍在VT氣室表面1～2mm除緩慢移動，探槍在VT室法蘭連接處發出報警。之后我們對發現漏氣超標的部位用肥皂水對泄漏點進行涂抹，泄漏點發現泡沫，由此我們確認VT室法蘭連接處為泄漏點。隨后我們對GIS對VT氣室進行了拆解，發現VT氣室法蘭槽加工過深和橡膠密封圈老化變形兩處問題。

2.1 VT氣室法蘭槽加工過深

110kV3#站VT氣室的連接螺栓為盲孔結構，螺栓垂直插入，上部孔徑大，下部孔徑小，且螺栓擰緊后外部未涂抹密封膠，盲孔深度約為70mm，連接螺栓長度為65mm，密封面盲孔連接螺栓與螺孔間有約5mm深空腔，安裝時盲孔螺栓空腔部位未按工藝填充密封膠導致密封面失效。

發現缺陷后，我們對VT氣室法蘭螺栓進行了更換。在螺孔底部打入密封膠填充，將65mm螺栓更換為70mm螺栓，有效減少空腔體積，同時將螺栓打固定力矩，并在外圍涂抹密封膠進行密封處理。處理后，我們持續對設備運行狀態監視，未發現異常。

2.2 橡膠密封圈老化變形

VT室法蘭接口處“O”形圈有明顯老化變形痕跡，密封橡膠圈（O形圈）泄漏之所以經常發生是由于密封圈的質量問題。絕大部分GIS設備在剛投運初期密封性良好，但經過一段時間運行后，設備會發生明顯泄漏現象，原因是橡膠材料的選材不良，絕緣性經過運行一段時間后下降所致。

我們對比了原廠所使用的氯丁橡膠圈與計劃改用的三元乙丙橡膠圈性能，氯丁橡膠圈：耐熱性能好、硬度高；三元乙丙橡膠圈：壓縮率高、永久變形率低。

因為絕緣膠圈應用的PT氣室不同于斷路器氣室，所以對溫度的要求并不很高。密封膠圈的硬度高則密封接觸力大，對密封性能的提高有一定的好處，但密封圈材料的硬度是把雙刃劍，硬度越高，密封圈被壓縮的應力將增大，加速了密封圈的老化，而110kV3#站本身就處于海邊，處于一個易腐蝕環境，這將進一步加快絕緣膠圈的老化變形。在滿足靜密封結構單層O型密封圈基礎壓縮率25%的情況下，我們選擇變形率低且不易老化的三元乙丙橡膠圈以替代原有氯丁橡膠圈，以減少GIS密封性能隨運行年限增長而快速下降的問題。

GIS開關在裝配完膠圈后，會在膠圈外側涂抹脂類物質輔助密封。在密封槽外的對接面處涂抹適量的脂類物質，涂抹的量以對接面緊固后有少量擠出對接面為宜。由于脂類物質的填充，也起到了防止氣體泄漏的作用[2]。

3 施工過程

螺栓及絕緣膠圈的安裝：在現場安裝時，先用500號或600號砂紙打磨處法蘭理密封面，在處理窄小的密封面時在500號或600號砂紙打磨的基礎上再用800號砂紙加工密封面上的漆膜。密封面打磨的軌跡一定為周向，防止出現徑向劃痕，在使用600號及更高號的水砂紙時用酒梳密封面處理好之后，要將其擦拭干凈。在密封面處理完畢后，密封面光滑無粗糙感，無徑向貫穿密封面的劃痕，無凹凸不平。法蘭對接前，按工藝要求對密封面和密封圈進行清洗，在清理干凈的密封圈和密封槽內均勻涂少許真空硅脂，厚度不大于0.1mm。安放密封圈時，確認膠圈落槽完好后進行緊固。密封面的螺栓要用力矩扳手按照產品技術文件中規定的力矩擰緊，密封圈靠近大氣一側及其對應的法蘭密封面上涂以密封膠。

對GISPT氣室重新充氣：將VT氣室的氣體回收至0bar；將VT氣室抽真空至133pa以下，單個VT氣室抽真空的時間大于2小時；將VT氣室充入高純氮氣至3bar左右，靜置12小時；將VT氣室充入SF6氣體至額定壓力；靜置24小時，檢測PT氣室中的水分值。

4 實施效果

在本次110kV3#站GISPT氣室密封改造完成后，我們在5個多月的時間內對設備進行了持續的觀察與檢測，取得最新微水數據符合GIS氣室微水含量的運行標準。

本次改造工程，投入少，拆除設備部件少，投入人力物力少，工作時間短，在處理六氟化硫設備微水超標問題上步驟清晰。在以SF6為絕緣介質的電氣設備廣泛應用于電力行業，通過本次改造所應用的思路可以有效地縮減針對SF6設備微水問題的檢修維護時間，保證設備長期投入運行。

本次110kV3#站GISPT氣室密封改造有效保障了110kv3#站的安全運行，延長了110kV3#站GISPT氣室的密封時限，對七公司的安全、連續生產起到了重要的保障作用。