特高壓綜合管廊之GIL組合電器故障及異常處理淺析

（中鐵十四局集團電氣化工程有限公司，山東濟南 250000）

2015年國務院辦公廳發布的《關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》指出，全面推動地下綜合管廊建設，改善反復開挖地面的“馬路拉鏈”問題，逐步消除蜘蛛網式架空線現象[1]，“萬里長江第一廊”應運而生。它是我國第一條特高壓GIL綜合管廊，也是世界上超長距離的GIL長隧，不僅技術水平最高、容量輸送最大，而且電壓的等級也最高。GIL（Gas-insulated Metal Enclosed Transmission Line）即氣體絕緣金屬封閉輸電線路，采用金屬導電桿輸電，并將其封閉于接地的金屬外殼中，通過壓力氣體絕緣。

GIL組合電器作為特高壓綜合管廊的核心設備，其安全運行及維護保養工作是管廊運維的重中之重。本文將結合運維實際情況對GIL綜合管廊可能出現的一些問題，尤其是GIL組合電器可能出現的故障及異常情況進行了詳細分析和探討，并對我們的運維情況進行了簡單的剖析。

1 管養綜合管廊簡介

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，采用敷設于管廊（盾構大直徑隧道）中的兩回（6相）1000kV GIL管線穿越長江，止于南岸（蘇州）引接站。該工程是華東特高壓交流環網合環運行的關鍵節點，是我國特高壓交流輸電工程的一項重大舉措和創新。

2 GIL組合電器故障及異常處理

GIL出現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電離子（顆粒或者其它雜質）而引發線路放電。研究發現，GIL設備本身的結構是導致事故發生的主要原因。

GIL是由一節節管道通過法蘭連接起來的，以便于在管廊內安裝輸電設備，如果設備在制造、安裝過程中環境不夠潔凈或者清掃不干凈，那么管道內將會有灰塵殘留，導致設備在運行中出現放電故障；設備采用支撐絕緣子固定，以保證導體母線處于管道中央，絕緣子的質量不過關，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，引發放電；外部環境引起的GIL震動也有可能會使導體接頭處產生摩擦從而出現導電顆粒。

運維人員若發現設備外殼有變形或破裂、冒煙、過熱；有較大的聲響，而且內部的爆裂聲非常強烈；氣室SF6氣體壓力以較快速度降低至報警值以下或者其他根據現場實際認為應緊急停運的情況，應立即匯報調度申請將組合電器停運，停運前應遠離設備。

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組合電器設備有漏氣現象；（2）SF6壓力表計顯示不準確或監控系統誤發信號。

若監控系統發出××氣室SF6氣體壓力報警、閉鎖信號或SF6壓力表壓力指示降低，運維人員應現場檢查SF6壓力表外觀是否完好，所接氣體管道閥門是否處于打開位置；若監控系統有氣體壓力低的報警信號發出，但是SF6壓力表能正常指示，這時就可以將其判斷為信號誤發，這時要與檢修人員及時聯系；若SF6壓力確已降低至告警值，應該與檢修人員聯系進行補氣，補氣結束后，再對SF6各管道閥門的開閉位置進行仔細的檢查，以確定其正確與否，對SF6壓力變化情況跟蹤監視；若SF6壓力直接降至零值，必須將操作電源立即斷開，匯報調度申請，將故障設備隔離。

2.2 運行中聲音異常

GIL組合電器運行中聲音異常即與正常運行時對比有明顯增大或伴有各種雜音。運維人員在巡視檢查時會聽到各種聲響，要留神辨別它們與正常狀態時的差異，比如聲音大小和音質特性的變化或者持續時間長短的變化等。

若發現伴有電火花、爆裂聲時，運維人員應立即申請停電，由檢修人員檢查具體原因并進行適當處理；電磁力、靜電力等多會引起設備部件的振動，若發現伴有振動聲時，應檢查GIL外殼支撐緊固部件、接地緊固螺栓等有無松動，若無松動但仍有振動聲，則可能是設備內部有變化，應估計到放電聲音會同時發生，聯系檢修人員進行測定局部放電等以檢測判斷內部絕緣；若出現伴有放電的“吱吱”等聲響時，需要對本體或套管外表面進行檢查，查看是否有電暈或局部放電的問題，盡快聯系檢修人員處理。

2.3 運行中局部過熱

正常運行情況下，磁場引起的發熱是罐體等發熱的主要因素。紅外測溫中若發現罐體、引線接頭等部位溫度異常偏高，則需視具體情況進行相關處理。

（1）紅外測溫發現組合電器罐體溫度升高異常時，判斷其原因是否為內部發熱，通過測溫后可以作出判斷。

（2）紅外測溫發現組合電器引線接頭溫度異常升高時：1）發熱部分和正常溫差不超過15K，對該部位就要多次測溫，對缺陷進行跟蹤記錄。2）發熱部分最高溫度≥90℃或相對溫差≥80%，就有必要對其加強檢測，必要時上報調度，申請轉移負荷或倒換運行方式。3）發熱部分最高溫度≥130℃或相對溫差≥95%，應立即上報調度，申請倒換運行方式或轉移負荷，在必要時可停運該線路。

2.4 內部絕緣故障、擊穿放電

在蘇通GIL特高壓綜合管廊中，GIL采用單相封閉式結構，中心導體通過三支柱絕緣子的支撐被固定在管道中央，導通電流；三支柱絕緣子被其支腿頂端的金屬嵌件固定，通過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，以避免電場分布發生畸變。

在已經運營的GIL中，出現了諸多由于三支柱絕緣子放點事故造成系統跳閘的案例[2]。GIL內部絕緣故障、擊穿放電不僅嚴重危害電力系統的安全，還將帶來巨大的經濟損失。一旦出現GIL組合電氣內部絕緣故障、擊穿造成保護動作跳閘，運維人員須檢查現場故障情況。

2.5 GIL設備發生故障氣體外逸

現場可聽到“嘶嘶”聲，且SF6及氧氣含量檢測裝置報警，表明GIL設備發生故障有氣體外逸。若管廊內GIL設備發生故障有氣體外逸時，全體運維人員應迅速撤離現場，監控人員檢查風機運行情況。在管廊內徹底通風或檢測管廊內氧氣含量正常（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進入，必要時還應該穿防護服、帶正壓式呼吸器或防毒面具。

3 搶修注意事項

搶修人員進入管廊前，應核對管廊環境：（1）至少有一臺通風裝置啟動；（2）含氧量高于19.5%；（3）SF6氣體濃度低于1000μL/L；（4）有害氣體段相關有害氣體不超標（甲烷不超過10%，一氧化碳不超過24μL/L，硫化氫不超過6μL/L）；（5）隧道本體未出現禁止人員進入的嚴重病害；（6）集水坑水位無持續上升情況；（7）無可能危及運檢人員健康的其他因素。

管廊不滿足人員進入條件時，監控人員應立即通知管廊內運維人員停止作業，清點人數，組織有序撤離。作業中斷超過30min，人員再次進入管廊前，應重新核查管廊進入條件。

4 結語

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運行，形成了貫穿皖、蘇、浙、滬負荷中心的華東特高壓交流環網，新增受電能力3500萬kW，每年可減少發電用煤近2億t，有效促進華東地區經濟社會發展和大氣污染防治。本文結合運維實際情況對GIL綜合管廊可能出現的一些問題，尤其是GIL組合電器可能出現的故障及異常情況進行了詳細分析和探討，為特高壓綜合管廊的安全運維奠定可靠的理論基礎；另外，特意強調了搶修注意事項，并制定了具體的安全標準，以保證工作人員的人身安全。