淺析500kVGIS檢修管理的現狀及對策

黃捷

（浙能集團樂青電廠，浙江 溫州 325600）

1 國內部分廠家對GIS階段性維護保養的推薦

GIS開關氣室外部部件，特別是戶外型GIS開關，包括操作機構、螺栓、潤滑油，就地控制柜繼電器、密封圈等與運行時間密切相關，故建議采用年限周期的方式進行檢修。而室內布置的GIS相對運行情況良好，無特殊缺陷性故障且考慮經濟性要素的情況下可采用斷路器分合次數達到某一定值的方式進行檢修。以下是國內使用較多的GIS廠家對檢修周期及檢修方式的推薦情況：（1）日本三菱：每6年進行定期維修采用不打開開關氣室方式；每12年或斷路器分合2000次需打開主管體檢查、更換主部件；（2）廈門ABB：每5年進行定期維修采用不打開開關氣室方式；斷路器分合5000次需打開主管體檢查維修、更換主部件；（3）上海西門子：每10年或開關分合3000次進行定期維修采用不打開開關氣室方式；每25年或斷路器分合6000次需打開主管體進行大修；（4）新東北：每6年或開關分合500次進行定期維修采用不打開開關氣室方式；每12年或斷路器分合2000次需打開主管體進行大修；（5）平高東芝：每12年進行定期維修采用不打開開關氣室方式；每18年需打開主管體進行定期維修；（6）西電開關：每6年進行定期維修采用不打開開關氣室方式；每12年或斷路器分合2000次需打開主管體進行定期維修。

2 修前設備狀態分析

設備運行過程的檢查，主要以外觀表計示數為主，周期可為每周或每月。檢查內容包括：（1）指示設備的位置狀態；（2）異常的噪音和氣味；（3）過熱導致的變色；（4）外殼及支架的生銹損傷情況；（5）氣壓及油壓標記示數；（6）Sf6微水7紅外熱成像（一般情況下每個元件的溫升不超過50K，在最高環境溫度為40℃外殼的溫升不超過30K）；（7）如有條件可配置SF6氣體紅外檢漏儀，對法蘭面及氣體管道進行常規檢測，在SF6氣體壓力下降較為明顯的情況中比較常規的液體表面張力法、定性檢漏、定量檢漏法有著無需直接接觸、檢測靈敏度高、支持任何背景等優點。

根據CIGRE對日本、中東、歐洲的335臺200kV電壓等級以上GIS主要故障部件的統計，斷路器或開關29.9%，隔離開關18.2%，接地開關3.6%，電流互感器1.2%，電壓互感器4.8%，母線6.9%，母線管道與連接部分22.4%，氣體套管6.9%，電纜盒與密封件1.8%，變壓器出口套管1.8%，避雷器1.2%，其他部分1.5%。可以針對斷路器、隔離開關、母線管道及連接部分等缺陷較為頻繁的設備進行重點巡檢并制定相應策略。

3 項目開展及注意事項

3.1 常規檢修開展

清掃、整體檢查、試驗數據要求可以參照DL596.預防性試驗標準。

3.2 項目消缺及特殊檢修開展

由于GIS設備實際運行壽命一般超過30年，通常需要完成內部機構檢查以確保性能的延續，設備運行超過15年或者發生異常運行情況后可進行，可能的主要內容包括：（1）斷路器檢修工作（包含滅弧室和隔離開關氣室的拆卸和更換）；（2）液壓操動機構檢查更換；（3）隔離開關、接地閘刀機構箱檢修；（4）LCP屏維護；（5）破損結構件更換；（6）吸附劑更換；（7）筒體充抽SF6氣體；（8）常規檢修項目。

3.3 修后檢查試驗

3.3.1 目視檢查

記錄維護檢修工作前后的氣體壓力和運行計數器參數。檢查外殼、支撐結構和操作箱表面上是否有生銹的部分或油漆剝落。清潔后如發生生銹或剝落的區域，使用專用涂料涂刷。檢查SF6氣體管道是否有松動，SF6氣體含水量檢測及純度檢測。

3.3.2 SF6氣體含水量檢測及純度檢測

開關間隔充氣后至少8小時后，應測量確認含水量不超過150ppm或500ppm-V。氣體純度不低于98%，否則應重新充放氣。

3.3.3 SF6氣體壓力開關測試

關閉主要氣門，打開充氣口進行泄壓，分別將表計泄壓至報警壓力、閉鎖壓力，檢查是否可靠拒動，記錄數據及動作情況。

3.3.4 油壓動作測試及油壓充氣測試

將警鈴或蜂鳴器連接至壓力開關的輸出端口或其他適用于測試的可用端口。自動充壓至額定油壓，確認充壓速率小于42sec/1.0MPa。拉開油泵電源開關。打開手動減壓閥檢查壓力，分別檢查報警、閉鎖壓力下，開關是否可靠拒動。

3.3.5 漏油測試

設定油壓為31.5MPa并記錄環境溫度。停運油泵并保持5個小時。檢查油壓及油溫，確認漏油速度小于0.5MPa/h。

式中，P1、t1為測試前的壓力和溫度；P2、t2為試驗后的壓力和溫度；T為測試時間；P2’為溫度補償；△P為漏油速度。

3.4 注意事項

（1）禁止開關、隔離開關、接地閘刀在筒體無SF6氣體或是運輸微正壓的情況下分合，一定壓力的SF6具有黏稠性，對開關起到保護作用，同樣的未充氣至額定壓力的開關所做的試驗數據無法正確反應出物理狀態。（2）對氣室內的檢修，開蓋后應通風15分鐘，進入前測量氧氣濃度，使用吸塵器收集筒底固體塵埃。（3）氣室充、抽氣應連接過濾器和預濾器。SF6充氣過程中，真空狀態下（小于300Pa）至少需保持1h，國內部分氣體廠家建議時間為6h。（4）氣密性檢查應安排在間隔充氣至額定壓力值的6小時后，SF6質量檢查應安排在間隔充氣至額定壓力值的12小時后。（5）對于開蓋檢修的戶外GIS設備，需在環境濕度小于80%的情況下開展檢修工作。在高環境濕度的環境下，需盡量縮短開蓋時間，同時延長真空保壓時間。空氣回收時，氣壓在1300Pa左右水分開始蒸發；壓力保持500Pa左右約20分鐘，水分含量逐漸降低；壓力300Pa左右水分逐漸消失。在60分鐘時水分下降速度趨于平緩。

4 數種在線監測方式的討論

4.1 電氣方法

局部放電發生非常迅速，持續時間微1～2ms，在整個系統傳輸過程中，會出現一些衰減和失真，為了提高靈敏度，可采用特高頻（UHF）檢測法，將帶寬延展到1200MHz左右。然而高頻組份具有高傳播消耗的特性，將受限于監測范圍（10～20m）。另一種方法是使用幾百兆赫的頻帶，兼顧靈敏度與監測范圍。

4.2 聲學方法

使用采用帶接觸探針的便攜式超聲波監測器，監測局放過程中的聲波信號，該種探測器的輸出通過電學方法轉換成人耳可識別的聲學信號，并送入耳機為檢查者記錄分析。但需要注意的是，如果發電發生在絕緣子中如絕緣子內含有氣泡，往往會衰減聲波信號不利于檢查發現；如果是金屬顆粒污染放電、電極上存在毛刺等情況則會非常容易被檢測錄入。

4.3 化學技術

在SF6氣體中發生的局放會造成SF6分接并產生微量的分解物。分解物的化學成分非常復雜，經常分析的有：SOF2、SO2F2、SO2等。然而氣室較大的間隔往往會稀釋分解物的濃度且配備的干燥劑會吸附分解物，從而影響監測分析。局放產生的分解物與內部拉弧故障產生的分解物相似、含量不同，與變壓器油色譜新三比值法概念相似，未來仍有許多的發展可能。

5 SF6氣體的檢修管理

在電力行業中大量使用的六氟化硫，其化學性質非常穩定，通常條件下不易分解，生命周期可達3200年、GWP值為8000，對溫室效應的影響極大。1997年中國就已經簽署并核準了《京都協定書》對溫室氣體的排放嚴格控制。

事實上，電力設備維修和退役所造成的SF6排放量約占全氟化物氣體總排放的70%，故加強GIS檢修中的SF6管理尤為重要。首先，檢修方式下需保證管體抽氣的時間，筒體內部的盆式絕緣子及機械不部件之間有大量縫隙容易積存氣體。其次，在日常巡檢中應注意氣室年漏氣量小于0.5%,巡檢應同時記錄當時的氣象環境數據，便于在相似環境下的數據比對。

6 結語

GIS檢修間隔時間普遍大于12年，優質的檢修技術對接下來設備的正常運行至關重要。在電力市場改革的時代浪潮下，降低了因設備可控、可預見缺陷導致的停役消缺所產生的經濟損失。但以提高效率、降低成本、優化資源配置為主導的市場機制，對GIS的運行穩定性提出了更高的要求。