一起220 kV GIS 斷路器氣室微漏缺陷處理

鐘 波，徐小平，劉開海

（國(guó)家能源集團(tuán)萬安水力發(fā)電廠，江西 萬安 343800）

1 引言

GIS 是將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、進(jìn)出線套管等元件組合封閉在接地的金屬殼體內(nèi)，充以一定壓力的SF6氣體作為絕緣、滅弧介質(zhì)所組成的成套開關(guān)設(shè)備。因帶壓SF6氣體特性，對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)、安裝過程的工藝要求極高，如若密封性不好，將會(huì)出現(xiàn)泄漏，從而影響到設(shè)備的安全運(yùn)行甚至導(dǎo)致重大事故。本文結(jié)合案例，針對(duì)發(fā)現(xiàn)GIS 出現(xiàn)SF6氣體輕微泄漏，提出防范措施。

2 案例經(jīng)過

某發(fā)電廠戶內(nèi)式220 kV GIS 設(shè)備，采用主母線三相共箱、其它元件三相分箱式結(jié)構(gòu)。于2021 年9月開始技改，并于2022 年1 月正式并網(wǎng)投入運(yùn)行。通過查閱竣工資料以及核對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力表標(biāo)記，漏氣間隔初始?jí)毫θ绫? 所示。

表1 漏氣間隔初始?jí)毫挝唬篗Pa

2022 年4 月，該廠運(yùn)行人員在抄錄GIS SF6壓力表表計(jì)壓力定期工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)一間隔A 相斷路器氣室壓力低于安裝時(shí)所做標(biāo)記（從0.62 MPa 下降到0.58 MPa）。立即安排技術(shù)人員使用便攜式SF6氣體泄漏儀對(duì)該間隔斷路器A 相氣室各連接處進(jìn)行檢測(cè)，并未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。再次采用局部包扎法，用塑料薄膜對(duì)該間隔斷路器A 相氣室所有法蘭進(jìn)行分段局部包扎，24 h 后再次檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該間隔斷路器A 相靜觸頭CT 處氣室存在泄漏，并多次使用局部包扎法復(fù)測(cè)確定泄漏為輕微滲漏?？紤]到電網(wǎng)運(yùn)行要求，同時(shí)結(jié)合設(shè)備泄漏量，決定在制定防范措施和采取應(yīng)急方案后擇機(jī)處理。

3 案例處理

發(fā)現(xiàn)泄露后，該廠迅速聯(lián)系GIS 設(shè)備安裝廠家，使用便攜式SF6氣體泄漏儀進(jìn)行檢測(cè)，最終確定為該間隔A 相斷路器靜觸頭側(cè)CT 處氣室法蘭2 個(gè)螺栓孔存在微量泄漏，泄漏位置見圖1，并根據(jù)泄漏位置制定了維修方案。

圖1 斷路器A 相漏氣法蘭面位置

3.1 處理過程

2022 年9 月，該廠向調(diào)度申請(qǐng)將漏氣間隔轉(zhuǎn)檢修（斷路器分閘、隔離開關(guān)分閘、接地開關(guān)合閘）；GIS 220 kV II 段母線停電轉(zhuǎn)檢修（靠近漏氣斷路器側(cè)母線）轉(zhuǎn)檢修，合該母線接地開關(guān)。各元器件具體位置如圖2 所示。

圖2 各元器件位置及氣體回收壓力標(biāo)示

具體處理步驟：

（1）回收斷路器A 相氣室SF6氣體、靠近A 相靜觸頭側(cè)CT 處隔離氣室氣體至0 MPa，相鄰A 相Ⅱ母隔離氣室、套管氣室降壓至0.2 MPa，確保抽真空時(shí)絕緣盆子的安全性。

（2）測(cè)量斷路器A 相母線側(cè)接地開關(guān)至出線套管的導(dǎo)電桿回路電阻。

（3）將A 相靜觸頭側(cè)CT 接線端子上的二次線拆除,做好支撐固定措施，將靠近A 相靜觸頭側(cè)CT處隔離開關(guān)、接地開關(guān)A/B 相間機(jī)構(gòu)操作連桿及氣管拆除。

（4）打開三通蓋板，將內(nèi)部三通觸座固定螺栓拆除后將三通觸座取出，然后將三通殼體拆下。再將隔離開關(guān)、接地開關(guān)及直母線筒拆除，最后將電流互感器拆下。拆解法蘭面使用防塵罩臨時(shí)防護(hù)。如圖3 所示。

圖3 處理缺陷需拆除部分

（5）將拆下的互感器正立放置，將CT 端子拆下，然后將殼體拆下，按照檢修工藝清理對(duì)接面，檢查密封槽口是否平整、有無劃痕，測(cè)量密封圈尺寸，檢查有無破損、剪切、老化現(xiàn)象，更換CT 端子及密封圈后恢復(fù)CT 裝配。

（6）按拆解的逆順序恢復(fù)安裝，各個(gè)法蘭螺栓使用力矩扳手對(duì)角均勻緊固，復(fù)測(cè)電阻，更換吸附劑后抽真空。真空度合格后，充氣至額定壓力，檢漏并進(jìn)行二次線、傳動(dòng)連桿的恢復(fù)工作。

（7）待檢修氣室SF6氣體微水檢測(cè)及檢漏合格后，進(jìn)行CT 極性檢測(cè)和耐壓試驗(yàn)。

處理后經(jīng)多次使用便攜式SF6氣體泄漏儀檢測(cè)，并跟蹤觀察記錄該漏氣氣室及檢修過程中拆卸氣室密度繼電器表計(jì)壓力，均未發(fā)現(xiàn)滲漏，缺陷消除。

3.2 漏氣原因分析

經(jīng)查閱檢修規(guī)程和設(shè)備使用說明書，GIS 設(shè)備的氣體漏氣的主要原因有：

（1）設(shè)備制造廠家的加工精度不夠，焊縫處或母線筒外殼上有砂眼，密封材料質(zhì)量欠佳造成的漏氣。

（2）工作人在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，未嚴(yán)格執(zhí)行安裝工藝、標(biāo)準(zhǔn)，或拆卸后密封面處理不干凈，有毛刺或高點(diǎn)造成了漏氣。

（3）由于密封材料老化，設(shè)備在運(yùn)行中開關(guān)分合等原因產(chǎn)生振動(dòng)而引起的漏氣。

（4）密封圈安裝過程中，一端翹起，兩法蘭面螺栓緊固時(shí)剪切造成密封件破損引起的漏氣。

主要可能存在的漏氣部位有：

（1）進(jìn)出線套管與法蘭澆筑處，焊縫處；

（2）各連接法蘭結(jié)合面；

（3）氣路聯(lián)通管接頭；

（4）SF6氣體充氣嘴；

（5）壓力表、壓力開關(guān)及其鋼管上的砂眼；

（6）伸縮節(jié)；

（7）斷路器操作機(jī)構(gòu)與滅弧室連接桿動(dòng)密封處。

在此次漏氣處理的過程中，廠家工作人員拆下泄漏法蘭面，現(xiàn)場(chǎng)檢查兩密封面表面干凈無灰塵、無毛刺，密封圈安裝在槽內(nèi)、彈性足，密封膠涂抹均勻。最終確定致該缺陷原因?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)安裝人員在緊固該法蘭面螺栓過程中，執(zhí)行安裝工藝不嚴(yán)，造成密封部位的螺栓、螺紋松動(dòng)導(dǎo)致漏氣。

3.3 處理過程中應(yīng)注意事項(xiàng)

由于運(yùn)行方式限制，此次漏氣處理需在GIS 室部分間隔未停電狀態(tài)下檢修漏氣間隔，所以在現(xiàn)場(chǎng)安全措施、施工標(biāo)準(zhǔn)工藝、施工完成后試驗(yàn)等多方面需要注意：

（1）安全措施方面

1）施工作業(yè)時(shí)存在誤入其他帶電間隔或觸碰其他帶電設(shè)備而引起相關(guān)事故的風(fēng)險(xiǎn)。需結(jié)合缺陷處理需要制定安全措施，做好電氣隔離，劃定隔離檢修區(qū)域，將檢修區(qū)域設(shè)備停電轉(zhuǎn)檢修，在帶電區(qū)域附近作業(yè)時(shí)應(yīng)安裝安全圍欄，并向內(nèi)懸掛“止步、高壓危險(xiǎn)”標(biāo)示牌。

2）在需拆除部分進(jìn)行氣體回收時(shí)，應(yīng)派專人對(duì)相鄰氣室的氣壓進(jìn)行觀察記錄，每半小時(shí)1 次，如果相鄰氣室的氣壓下降，則應(yīng)查找原因。氣體回收完成后，每個(gè)氣室均需要使用放氣閥驗(yàn)證氣壓。同時(shí)拆除部分相鄰氣室、套管氣室降壓至0.2 MPa，并做好跟蹤記錄。

3）每日工作前，應(yīng)開啟風(fēng)機(jī)，保持GIS 室通風(fēng)，并保障至少有二人在現(xiàn)場(chǎng)工作，工作中工作人員穿專用防靜電工作服，設(shè)備解體后使用的工器具必須清點(diǎn)，防止遺漏，工作結(jié)束后工作人員應(yīng)及時(shí)清洗打掃個(gè)人衛(wèi)生。

（2）施工標(biāo)準(zhǔn)工藝方面

1）檢修作業(yè)應(yīng)在無風(fēng)沙、雨雪且空氣相對(duì)濕度小于80%的環(huán)境條件下進(jìn)行，使用無毛衛(wèi)生紙和真空吸塵器清理雜質(zhì)，斷路器室內(nèi)的吸附劑、清理抹布、衛(wèi)生紙等應(yīng)集中收集處理。

2）不可帶壓緊固螺栓，在發(fā)現(xiàn)或懷疑是由于密封部位的螺栓、螺紋松動(dòng)導(dǎo)致漏氣時(shí)，切不可盲目使用扳手帶壓緊固法蘭面的螺栓，可能會(huì)造成螺栓因應(yīng)力過高而斷裂或脫扣，這時(shí)將會(huì)產(chǎn)生更大的泄漏，甚至出現(xiàn)安全事故。應(yīng)使用力矩扳手，根據(jù)螺栓材質(zhì)、型號(hào)設(shè)置力矩大小，對(duì)角均勻緊固螺栓。

3）重新拆裝法蘭面后，必須更換密封圈，同時(shí)將密封面清理干凈，在安裝新密封圈時(shí)將密封圈涂抹少量硅脂裝入密封槽內(nèi)，清除周邊多余的硅脂，尤其認(rèn)真清除密封圈內(nèi)側(cè)與SF6氣體接觸側(cè)多余硅脂。

4）在拆裝套筒時(shí)，應(yīng)做好相鄰套筒的保護(hù)和支撐，避免產(chǎn)生新的隱患。回裝過程中嚴(yán)禁碰傷、劃傷法蘭密封面，要求密封面完好、無尖角毛刺、無劃傷。

5）回收的SF6氣體應(yīng)進(jìn)行微水、空氣含量、毒性檢測(cè)合格后方可再次使用，否則不能再次利用并集中處理，且使用新的SF6氣體。

（3）施工完成后試驗(yàn)

1）拆除前，應(yīng)測(cè)量各檢修回路回路電阻，回裝后再次復(fù)測(cè)，并對(duì)照規(guī)程規(guī)范及兩次測(cè)量數(shù)據(jù)，確認(rèn)回裝的質(zhì)量。

2）若拆裝CT 及其二次接線，將拆下的互感器正立放置，將CT 端子拆下，然后將殼體拆下，清理對(duì)接面,更換CT 端子及密封圈后恢復(fù)CT 裝配。完成后進(jìn)行CT 變比、極性測(cè)量及回路檢查，在間隔帶負(fù)荷時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查采樣是否正確。同時(shí)必須進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。

3)拆裝間隔須更換吸附劑、抽真空，吸附劑更換需在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，防止受潮，真空度合格后，充氣靜置24 h，并進(jìn)行檢漏、微水含量檢測(cè)。

4）進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)前檢查氣體壓力是否在額定壓力，確認(rèn)回裝質(zhì)量后，對(duì)檢修支路開展耐壓試驗(yàn)。耐壓試驗(yàn)不僅要遵守交接試驗(yàn)規(guī)程，同時(shí)要考慮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件。在本次缺陷處理過程中，因GIS套管與變壓器套管的絕緣距離不足，加壓至線電壓。

4 出現(xiàn)GIS 微漏時(shí)防范措施建議

由于GIS 為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組合電器，對(duì)安裝工藝、設(shè)備本身質(zhì)量都有極高要求，再加上設(shè)備運(yùn)行方式的影響，導(dǎo)致漏氣成為GIS 設(shè)備的一項(xiàng)主要缺陷。在發(fā)現(xiàn)漏氣時(shí)，我們首先檢測(cè)出漏氣點(diǎn)并確定漏氣量。針對(duì)輕微滲漏的情況時(shí)，在電網(wǎng)運(yùn)行方式不允許立即停電處理，須繼續(xù)帶電運(yùn)行時(shí)，建議做好以下安全措施。

（1）加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)。運(yùn)行人員、檢修人員進(jìn)入GIS 前，必須開啟強(qiáng)力通風(fēng)裝置15 min 以上，并且保證SF6濃度和氧氣含量綜合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中氧氣含量大于18%（體積比）、SF6氣體濃度不大于6 g/m3。在檢修過程中，如果泄漏進(jìn)一步加重，SF6氣體泄漏速度加快，必須持續(xù)通風(fēng)，并組織人員立即撤離現(xiàn)場(chǎng)，但還需實(shí)時(shí)關(guān)注漏氣狀態(tài)。當(dāng)漏氣速度減緩，設(shè)備氣體壓力在安全的狀態(tài)下，可以安排人員在采取防毒措施的情況下帶電補(bǔ)氣，并觀察漏氣速度。如若發(fā)現(xiàn)設(shè)備漏氣速度較快，則應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，向調(diào)度及領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)將設(shè)備停電退備，并與其它設(shè)備隔離。

（2）制定防范措施。發(fā)現(xiàn)漏氣后，可以在滲漏氣室SF6壓力表盤當(dāng)前壓力上做好標(biāo)記，同時(shí)縮短巡視、檢查周期并記錄表計(jì)壓力變化。工作現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好合格足量的SF6氣體、補(bǔ)氣裝置和工器具，當(dāng)氣體壓力下降至0.57 MPa 時(shí)，可在不停電情況下對(duì)漏氣氣室補(bǔ)氣至0.60～0.62 MPa 。制定漏點(diǎn)處理方案，準(zhǔn)備好回收裝置、烘箱、檢漏儀、微水儀等專用工器具及備品備件材料，待運(yùn)行方式許可、調(diào)度同意后，停電進(jìn)行處理。

5 總結(jié)

SF6氣體泄漏對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備、環(huán)境和人身安全都會(huì)產(chǎn)生不利影響。通過SF6輕微泄漏缺陷處理，介紹了缺陷處理過程、處理注意事項(xiàng)和輕微泄漏的防范措施。為切實(shí)減少GIS 設(shè)備漏氣缺陷，提升設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，必須加強(qiáng)設(shè)備出廠質(zhì)量驗(yàn)收、安裝竣工驗(yàn)收工序工藝把關(guān)，強(qiáng)化設(shè)備檢漏、試驗(yàn)和檢查維護(hù)，及時(shí)消除設(shè)備隱患。

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