組合電器氣體泄漏問題分析

王佳佳

摘 要： 結合變電站氣體泄漏事故案例，從技術和管理方面對絕緣全封閉組合電器運行中出現泄漏事故的原因，進行分析，提出解決方案，這對電網的建設、安全運行、設備制造和環境保護具有現實意義。

關鍵詞： 組合電器；變電站；氣體泄漏

引言

GIS組合電器因其卓越的性能，已成為國家經貿委、國家電力公司推薦的城網建設、改造工程優先選用的產，由于GIS組合電器這一新型設備的使用時間較短，其安裝程序和工藝要求尚未被人們熟悉與掌握，難以發揮設備本身的優點。只有掌握精細的安裝工藝，遵循科學的檢測方法，揚長避短，才能消除GIS組合電器所帶來的漏氣隱患。

1 事故經過及處理

1.1 事故經過

隨著SF6氣體在電網中的大量使用，其SF6氣體的泄漏問題一直受到人們的普遍關注，作為絕緣介質的SF6氣體的泄漏不僅會造成GIS內部絕緣擊穿，損壞電氣設備，經電弧分解的SF6氣體的衍生物還會對人體造成毒害，污染環境。造成GIS設備SF6氣體泄漏原因是多方面的，除了廠家制造原因外、還有可能在設備運輸、變電站土建和電氣設計、GIS現場安裝、運行維護和設備檢修各環節造成SF6氣體泄漏。

本變電站為封閉組合電器，該變電站其中一個間隔出線瓷絕緣發出SF6低壓報警信號，施工單位接到通知后立即趕赴現場進行緊急補氣處理，同時對該倉室進行包扎檢漏。經檢查發現此間隔室外瓷套出線瓷絕緣支持處外殼下部的加強筋處出現一個長約80mm、寬約1mm的裂縫，且發出漏氣聲，由于SF6氣體泄漏量大，泄漏速度快，經與調度部門取得聯系，將該出線間隔退出運行。同時從生產廠家緊急調配新的出線瓷絕緣進行更換，最終將該線路恢復供電。

1.2 處理方式

在更換出線瓷絕緣的過程中，當打開支撐鋼桿與瓷絕緣法蘭分離約3mm縫隙，說明兩者間在運行中存在一個較大拉力。

GIS在發生殼體開形裂的嚴重缺陷屬首例，事故發生后，分析事故原國在，將開裂殼體進行解體，經目測開裂部位的兩個斷面，發現開裂部位的組織結構均勻、顏色呈深灰色。同時在暫無最終試驗結果時，雙方人員從土建設計、設備結構設計，安裝方法、環境影響等方面對事故原因進行了初步分析。這次事件與GIS廠房樁基礎間不均勻沉降和GIS結構設計缺陷所致。

2 主要事故原因分析

2.1 土建設計原因

本變電站室內、室外采用了不同形式的基礎，施工前應保持GIS基礎強度、標高達到設計要求，施工場地平整，模板、施工設施及雜物清除干凈，并有足夠的裝場地，施

工道路通暢，基坑回填夯實。可能存在的最大不均勻沉降為9.45mm。考慮到其他因素（如施工質量等）的影響，其影響系數為1.2，基礎沉降時間系數為0.5 ，綜合起來，沉降可能為9.45×1.2×0.5，即5.67mm。設備應能承受的最大可能橫向變形為5.67mm。

雖然，在工程中不均勻沉降和差異沉降的現象是不可避免的，在其發生前，可適當加大填土的厚度和底面積，以使下層頂面受到的壓力小于或等于承載力。若在其發生后，可采用壓力灌漿法固化地基，使沉降時趨于零，來保證受損設備的正常運行。

2.2 土建施工原因

該變電站瓷絕緣支撐與GIS本體主廠房是獨立基礎。基礎施工是根據設計要求對回填土進行分層分步夯實，并經現場分層、分步進行抽檢試驗。經過一個雨季的考驗，按照土建要求目測未發現架構基礎明顯下沉痕跡。但是土建的不均下沉與GIS的誤差要求相差很大，允許誤差一般以cm來計算，而對于GIS而言，任何微小的基礎下沉哪怕是幾毫米的量，也會給GIS造成較大的影響。由于施工時不可能事先精確觀測此支撐基礎的標高，并精確到毫米級，因而事故后的實際沉降觀測也就失去意義。

2.3 GIS結構設計原因

根據現場設備的安裝情況，出現地殼體開裂除土建基礎原因外，最主要的還有設備的結構設計存在較大的缺陷，GIS出線氣倉長達10mm卻沒有考慮加裝伸縮節。

安裝伸縮節其作用主要用于裝配調整、吸收基礎間的相對位移，如熱脹冷縮的伸縮量等。制造廠應根據使用的目的、允許的位移量和位移方向等選定伸縮節的結構。而本變電站的出線間隔，采用架空線，封閉氣筒較長（大約10m），殼體為鑄鋁材質，戶外部分的支持基礎與戶內部分本體基礎是相互獨立的，故必然存在相對的位移和熱脹冷縮，廠家顯然未考慮這一因素。另外GIS的出線氣倉與戶外支架連接外法蘭是與氣倉本體一體鑄造，室外支持鋼桿與氣筒的法蘭靠12條螺栓緊密連接，其安裝、熱脹冷縮、基礎不均勻沉降等產生的應力直接作用在GIS外殼上，此連接方式也不盡合理。而在出線氣倉設計上并未考慮殼體的熱脹冷縮、基礎可能存在的位移等因素而采取有效的補救措施。這也是造成氣體泄漏的主要原因之一。

2.4 質量通病及現場防塵原因

2.4.1質量通病原因

在施工過程中常見的質量通病現象就是某部位漏氣，在以往工程經驗中采用的預防措施是安裝前檢查密封圈是否破損，是否符合規格，否則更換；安裝前要檢查密封面是否有碰磕或劃傷，不嚴重可以砂平；擰緊密封法蘭螺栓是否達到足夠的力矩，必要時力矩增加20%。

2.4.2 現場防塵原因

施工人員作業前需全身除塵，更換工作服后方可進入施工區域。廠房內地面打掃干凈，必要時鋪有地毯，內設防微塵檢測儀，測量數據在合格范圍內進行GIS組合電器的組裝工作，全密封式的廠房能有效地防止現場揚塵產生，避免了環境以有風、沙惡劣天氣的影響。

2.5 GIS外殼材質原因

通過殼體檢測報告與殼體出廠報告數據對比，發現殼體材質分指標與試驗報告不相符合，且存在個別超標數據。該鑄鋁殼體硅含量超過標準，硅含量的增加其結果是使殼體的剛性增加抗拉強度增大，便降低了殼體材質的伸長率，即韌性。且殼體鑄件伸長率，與實測值不相符。通過以上檢測報告數據表明，殼體材質的物理性能達不到要求值也是造成此次事故的原因之一。

2.6 管理原因

GIS的生產同期和整體工期要求，往往在初步設計階段就進行GIS的訂貨工作，而此時，具體施工方案還未形成，待設計人員完成施工圖設計后，GIS設計也已生產完畢。另外，工程設計人員開始并沒有意識到GIS基礎不均勻沉降這一因素，因而在設計訂貨后，簽暑技術協議時未主動向生產廠家提出橫向變形量和基礎結構圖，同時設計人員開始也沒有意識到因設備訂貨、到貨的時間差異使各專業之間提供資料的時間有先后差異，由于當時工期又相當緊迫，在這種情況下，使土建設計對相鄰建構筑物的地基處理方法不能統一考慮。這些都是目前管理上的弊病。

2.7電氣設計

由于GIS采用架空進出線方式存在著進出線瓷絕緣倉支撐柱基礎與廠房框架結構不易配合的問題，作為補救措施在GIS設伸縮節，吸收基礎間的相對位移。設計中考慮GIS的整體布局時，其原則應遵循盡可能減少GIS的管路長度，因為管路越長，連接法蘭數就越多，漏氣幾率也就越大，同時連接法蘭密封面的應力也越大，另外，GIS管路長度的增加，也使得GIS本體造價上升。GIS采用電纜進出線方式雖然可以避免進出線瓷絕緣倉支撐柱基礎與廠房框架結構不易結合的問題，從長遠考慮，不論在工程造價還是在運行成本和電網安全方面，還應優先選用架空進出線方式。

3結論

以上分析可以看出，SF6氣體泄漏質量問題很多，其原因是多方面的，從設備生產到設備投入運行，各環節均有可能造成SF6氣體泄漏，首先生產廠家就從結構設計和元件把好關，從GIS本體結構的強度考慮適當減少密封及接口數量，盡量縮短母線倉和出線倉的長度，在氣倉連接長度較長時適當增加伸縮節和立柱支點，支點與GIS本體結合處應充分考慮吸收應力措施，變電站電氣專業設計人員應重點考慮GIS間隔的整體布置，盡可能減少氣倉長度，以利于降低設備造價和減少密封面數量，變電站土建專業設計人員應將GIS基礎作為設計質量控制點，盡可能將GIS各受力基礎布置在一個土建結構單元上，以防由于設備基礎的均勻沉降造成的SF6氣體泄漏。在管理方面，設部門充分考慮工期外，還應回強對物資、設計、生產廠家之間的溝通和協調。

參考文獻

[1]《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規范》GBJ 147-1990.