变电站室外GIS全封闭组合电器压力降低原因分析

2014-12-16姚明伟李玉峰

沈阳工程学院学报（自然科学版） 2014年1期

姚明伟，李玉峰，陈万

(1.营口供电公司检修公司，辽宁营口115007;2.东电二公司电气工程处，辽宁大连116085)

在电力系统配网装置中，全封闭式SF6组合绝缘电器因其占地面积小、安全可靠性高、绝缘性能优越等优点得到了广泛应用.而在电力设备的运行过程中，由于挂网运行时间较短，运行人员对GIS设备在不同环境下的运行特性不熟悉，掌握不全面，缺乏运行经验，因此有必要在运行监测、异常分析等方面对其进行深刻分析，以提高运行维护水平，确保电网的安全运行.

1 问题的提出

近几年来，GIS组合电器在辽宁地区挂网运行以来，多次发生GIS组合电器气室漏气问题.据不完全统计，截至2012年12月31日，自2008年户外GIS组合电器变电站投入运行以来，GIS组合电器气室漏气导致的压力降低高达百余次，由此造成的停电或者被迫改变电网运行方式达百余次，给电网安全运行及用户供电造成了一定程度的影响，为此很有必要针对GIS组合电器气室压力降低的问题进行分析，提出预防措施，以避免与减少电网运行风险，下面将对此问题进行探讨.

2 GIS组合电器压力降低的原因分析

2.1 运行环境对GIS组合电器气室压力降低的影响

以营口市为例，其西临渤海辽东湾，属暖温带大陆性季风气候，气候特征主要为四季分明，雨热同季，气候温和，降水适中，光照充足，气候条件优越，但冰雹、暴雨、干旱、大风等灾害性天气也时有发生.春季，多大风天气，气候干燥少雨;夏季，降水量集中，气温较高;秋季，天高气爽，气候宜人;冬季，天气寒冷，气候干燥.全年平均气温9.5℃.1月份最冷，平均气温为－8.5℃，极端最低气温可达－28℃以下;7月份最热，平均气温为25℃.营口市日平均气温稳定通过0℃的初日在3月中旬，终日在11月中旬，时间为245～249 d，稳定通过10℃的初日在4月中旬，终日在10月中旬，时间为160～180 d.营口市常年降水量在650 mm左右，主要集中在7～8月，这2个月的降雨量约占全年降水量的50%左右.冬春、秋冬季节气温变化较大，日温差多达15℃以上，一日之内大幅度温差变化对不同材料的膨胀影响较大，由此可能诱发GIS组合电器密封结构因为材料的膨胀系数不同造成密封不严引发气体泄漏，使其压力降低.

2.2 设计缺陷对GIS组合电器气室压力降低的影响

设计结构不符合现场运行环境的要求，在网运行一段时间后出现压力降低现象.比如，范家220 kV变电站ZF12－126型组合电器086盆式绝缘子裂纹就是在气温从6℃突降至－10℃左右时，防水措施不当，导致水从螺栓螺纹处流入绝缘子螺栓孔内，螺栓孔内积水结冰膨胀使其开裂，SF6气体从裂纹处泄露造成压力降低，如图1、图2所示.

2.3 现场施工对GIS组合电器气室压力降低的影响

GIS组合电器结构特点决定了现场安装过程本身就是控制其运行是否安全的关键.影响GIS密封性导致压力降低的三大要素有清洁度、安装工艺和元件制造质量.

图1 086盆式绝缘子裂纹

图2 086盆式绝缘子进水情况

从变电站建设现场安装来看，GIS设备现场安装场地环境通常较差.主要表现为:①现场施工管理没有达到GIS组合电器现场施工环境标准，在户外安装时没有采取专用的防尘防潮安装棚，不满足制造厂安装技术规范要求.②制造厂管理不严，出厂时GIS设备内部有残留杂物，各元件接触面光洁度处理不到位.③密封圈质量与安装调整对密封性影响较大.④设备真空度是控制SF6气体含水量的重要保证措施.DL/T603－2006气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程规定，现场GIS真空度要求达到133 Pa时开始计算时间，维持真空泵运转30 min以上，停泵并与泵隔离，静观30 min读取真空度A，再静观5 h以上，读取真空度B，当 B-A≤67 Pa，(极限允许值133 Pa)时，抽真空合格，否则检测漏气点.如果现场设备抽取的真空度不达标，可能会使设备在其运行环境温度变化时，造成设备绝缘材料凝露，进而导致绝缘材料和金属表面劣化.⑤现场施工人员不遵守安装工艺规程，现场质量监督人员不到位，施工人员存在把零件装错、漏装和装配不到位的现象.

当GIS存在上述问题时，如果GIS设备投入运行，都有可能导致GIS气室漏气、内部闪络、绝缘击穿、内部接地短路、导体过热等故障发生.

2.4 质量验收对GIS组合电器气室压力降低的影响

GIS设备大规模投入系统运行时间较短，人员对GIS设备技术标准掌握的不足，现场验收关键环节把握不到位，缺少现场验收经验，监理人员技术水平不足等是导致组合电器验收不到位、施工质量监管不到位的主要因素.

受现场条件限制及试验设备等影响，造成现场试验项目不能全部进行，也是影响GIS设备压力降低的关键因素.GIS结构特点决定了现场安装过程本身就是控制GIS运行是否安全的关键.影响GIS施工质量的三大要素有清洁度、密封性、真空度.另外，很多GIS设备事故或异常都是现场安装错误，零件松动、绝缘件开裂遗留在装置内等现象偶有发生.

3 GIS组合电器压力降低的处理方法

SF6全封闭组合电器GIS气室压力出现降低告警信号时，现场人员应立即检查变电站后台监控机告警信号，判断是哪个气室压力降低，并到现场进行详细检查.

3.1 GIS组合电器压力降低现场检查与判断

首先检查SF6表计指示是否正常，如果正常，则判断可能是表头接线短路或误发信号原因造成.

其次如果检查SF6表计指示压力降低至报警值，则要从听，看、闻、查进行判断.听，是确定报警区域有无明显的哧哧的漏气声;看，是确定报警区域气室压力表值指示是否正常，压力值是否降低，是否低于制造厂规定的报警值;闻，是确定报警区域有无异味，SF6气体本身无色无味，但是在电弧作用下会产生低氟化物，是有异味的，以此可以判断是否漏气;查，是确定报警区域具体的漏气部位，首先用SF6气体检漏仪进行检测，如果报警则判断存在漏气，在确定大致部位后，使用敷涂肥皂水的方法，进一步确定漏气部位.重点现场仔细检查法兰面、密封槽、绝缘子是否平整，有无砂眼、毛刺、裂纹等，筒体焊缝有无裂纹、气孔，铸造零部件有无砂眼，密封圈有无划伤、凸起、气泡、变形、老化等缺陷.

3.2 现场GIS组合电器压力降低处理步骤

1)接到集控中心电话，发现某SF6全封闭组合电器GIS气室压力降低报警信息时，首先应检查变电站后台监控系统告警信息，确定某SF6全封闭组合电器GIS气室压力降低报警信息，判断是压力升高还是压力降低告警.

2)派人携带安全检测工具到相应的报警区域进行现场检查.首先检查报警区域SF6气室压力值是否低于额定压力值或报警值，确定哪一气室压力降低后，再通过听、闻方法确定大致漏气部位，如果能确定，即可使用肥皂水敷涂方法确定漏气部位，如果不能判断，则采取塑料包扎加上检漏仪检漏方法对报警区域气室进一步检查，找出故障点.

3)将现场检查情况详细汇报调度，并提出处理意见，等待调度批复再做进一步处理.同时将异常情况汇报相关专业人员与相关领导.

4)针对压力降低情况，属明显故障的，应立即申请临时停电或改变运行方式隔离异常点，防止扩大事故.对于异常不明显的，例如漏气较为缓慢的，可以采取补气措施或计划停电进行处理，同时对压力值定时进行跟踪监测.

4 GIS组合电器压力降低的预防措施

4.1 严把施工质量关

1)施工环境卫生必须达标.施工前必须对环境卫生进行清洁，必要时采用防尘防潮棚，现场GIS对接前做好卫生清扫工作，保证各对接口处无尘无水迹.

2)提高制造厂设备的加工精度，GIS设备应使用标准的优质材料，如采用超低温度进行电气组装.

3)提高施工作业人员的作业能力，严格按照规程进行施工作业.安装GIS设备应严格按照工艺流程施工，避免施工人员检修质量把关不严，给设备运行埋下隐患.

4.2 严把验收质量关

1)设备安装、检修实施全过程质量监督，在关键部位的安装过程中全程录像或拍照，实施验收影像存档制度，确保施工检修质量，做到责任明确到位.对于GIS设备密封情况，采取密封处塑料包扎法，24 h后使用SF6气体检漏仪进行检漏，同时对于新投运的GIS设备，运行1年内，应对其各气室压力值进行每天至少1次的压力监测，对于特殊气候下要增加巡检次数，并且做好记录，同时观测1年的漏气率是否符合标准.

2)加强验收、监理人员的培训，提高验收、监理人员的验收监理水平.

4.3 严把巡视质量关

1)认真进行日常巡视工作是及时发现气室压力异常的重要保证.根据1年内气候变化特点及时组织设备特巡、红外测温，重点巡视设备压力值变化、设备运行有无异音、外观有无变色、有无异味等现象.据统计，绝缘的击穿在故障的总量中占有较大比例.设备的绝缘故障是逐步发展起来的，而且往往伴随有放电的声音.设备在运行过程中，电站的声音一般是很小的，而且非常稳定.如果筒体内有异常声音，则很可能是放电所致，应引起高度重视，以便能采取措施及时处理.应认真填写巡视卡，尤其是负荷突增、气温变化较大、恶劣天气、高温、高寒、雨雪天气前后必须进行特巡.

2)采取SF6组合电器压力在线监测手段，在后台监控系统每天时时进行压力检测，运行人员应定时进行巡检，及时发现压力降低情况.气体压力监视经由过程压力表/密度继电器监视SF6气体的压力和密度，气体泄漏监测用检漏仪监测SF6气体是否泄漏.