换流站阀厅穿墙套管六氟化硫气体湿度超标原因分析

李臻，龚尚昆，周舟，徐松

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

换流站阀厅穿墙套管六氟化硫气体湿度超标原因分析

李臻，龚尚昆，周舟，徐松

(国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

换流站阀厅穿墙套管SF6气体湿度超标会对设备的安全运行带来安全隐患。本文结合某换流站阀厅穿墙套管湿度超标案例，分析了湿度超标的原因，及现场处理的注意事项和技术要求，并对于分析处理过程进行了数据分析，指出现场处理的着重点。

阀厅；穿墙套管；六氟化硫；SF6；湿度

穿墙套管作为换流站特有的设备，因其承担联系阀厅内换流阀和户外设备的作用而倍受重视〔1〕。穿墙套管外部采用带硅橡胶裙部的合成外壳，内部使用无油树脂浸纸冷凝芯，用六氟化硫 (SF6)气体作为芯与外壳内表面之间的绝缘〔2〕。SF6气体具有出色的绝缘性能与灭弧性能。然而，若SF6气体湿度含量超出一定的标准，穿墙套管的安全运行会受到威胁。SF6气体的电弧分解物在水分作用下会产生多种有毒化合物和酸性气体，如氟化亚硫酰(SOF2)和氢氟酸 (HF)等，从而腐蚀穿墙套管内部材料；当穿墙套管中的水分发生凝露时，绝缘材料沿面的绝缘强度将会大大降低，威胁设备的安全运行〔3〕。

1 现场检测情况

某±500 kV换流站阀厅穿墙套管于2003年5月投运，由ABB公司生产。2016年4月1日对该换流站阀厅穿墙套管进行SF6气体湿度检测试验时发现极ⅠY/△A相a套管、极ⅠY/△ A相b套管、极ⅠY/Y B相a套管、极Ⅰ Y/Y C相a套管SF6气体湿度超出厂家推荐标准规定值900μL/L。检测数据及历史数据见表1。

表1 阀厅穿墙套管SF6气体湿度 μL/L

从表1可知，极ⅠY/△A相a套管、极ⅠY/△A相b套管、极Ⅰ Y/Y B相a套管、极Ⅰ Y/Y C相a套管SF6气体湿度逐年增加，且2016年4月的检测数据已超出厂家推荐标准规定值900μL/L。可判定设备气室内部湿度超标，气室内部已受潮，须尽快处理，防止缺陷继续发展，造成设备损坏。

2 原因分析

SF6电气设备中水分的来源主要包括:新气中的残留水分；充气过程中带入的水分；密封不良导致水分渗入；设备零配件及绝缘材料吸附的水分〔4〕。本文所述案例中，阀厅穿墙套管SF6设备密度继电器压力示值正常，且无明显压力下降情况，未发现泄漏点。同时，阀厅穿墙套管并未进行补气或换气试验，可排除外界水分进入套管内部的可能性。因此，可认定阀厅穿墙套管气室在装备过程中真空干燥处理不彻底，设备零配件及绝缘材料吸附的水分逐渐扩散至SF6气体内部，导致气体湿度逐年增加，最终超出标准值。

3 现场处理过程

本文所述案例中设备未发现其他异常 (包括分解产物、纯度等)，故只需结合检修将阀厅穿墙套管进行抽真空处理，后充入干燥的SF6气体。

1)检修前对设备外观所有的部件、瓷件及绝缘件进行检查，未发现异常；

2)启动SF6气体回收装置对极Ⅰ Y/△A相a套管、极ⅠY/△A相b套管、极ⅠY/Y B相a套管、极Ⅰ Y/Y C相a套管进行抽真空处理，待真空度达到133 Pa以下后继续抽真空8 h。维持真空泵运转不小于30 min，停止运行真空泵30 min后，读取真空度为A，间隔1 h后读取真空度为B，BA≤133 Pa，表明气室内外密封良好；

3)停机保持12 h后，检查真空度无明显变化；

4)充入检验合格的SF6气体 (湿度为30μL/L，纯度为99.9%)至0.28 MPa，并用SF6湿度检测仪检测湿度 (见表2)；

5)充入SF6气体24 h及48 h后，分别用SF6湿度检测仪检测湿度 (见表2)；

6)使用SF6气体检漏仪对极ⅠY/△A相a套管、极ⅠY/△A相b套管、极ⅠY/Y B相a套管、极ⅠY/Y C相a套管进行检漏，未发现泄漏点。

处理后，极ⅠY/△A相a套管、极ⅠY/△A相b套管、极ⅠY/Y B相a套管、极ⅠY/Y C相a套管湿度数值合格且稳定，满足处理要求。

表2 阀厅穿墙套管处理前后SF6气体湿度

值得注意的是，传统的现场处理方法中，需在抽真空后充入高纯氮气，并保持24 h后抽真空〔4〕，此步骤期望将设备零配件及绝缘材料吸附的水分进行进一步干燥处理，将增加大量的工作时间。而在实际的检修换气过程中，此种处理效果较为有限。2015年，该换流站曾对极ⅠY/△B相b套管、极ⅠY/△C相a套管、极Ⅰ Y/△C相b套管、极ⅠY/Y B相b套管及极ⅠY/Y C相b套管进行换气处理，其中极ⅠY/△B相b套管、极ⅠY/△C相a套管、极ⅠY/△C相b套管处理过程中充入氮气，而极ⅠY/Y B相b套管及极Ⅰ Y/Y C相b套管则未充入氮气，处理结果见表3。

表3 2015年处理的阀厅穿墙套管SF6气体湿度

可以看出，在处理完成运行1年后，每个套管的SF6气体湿度含量均出现一定上升，且处理过程中是否充入氮气对处理过程无明显影响。结果表明，对于SF6气体湿度超标现场处理，其着重点为抽真空过程。因此在2016年的处理过程中，因检修工期紧张，未采用充氮处理。

4 处理注意事项

1)每次检测或充气前，均需使用合格气体吹扫管路；2)检修工作应在空气湿度小于 80%、无风沙、无雨水的条件下进行，且应采取相应防尘、防潮措施；

3)检修产生的SF6废气应采用回收措施，以防止产生环境污染。

5 结束语

阀厅穿墙套管SF6气体湿度超标会对设备的安全运行带来安全隐患。若阀厅穿墙套管现场组装及安装过程中干燥处理效果不佳，则其内部湿度会逐渐增加以至于超标。而通过日常处理工作并不能彻底清除设备内部水分，因此需通过加强日常监测工作，发现问题后结合实际进行综合分析及处理，并采取相应处理，防止事故发生，保障设备安全运行。

〔1〕陈力，夏杰.奉贤换流站直流800 kV穿墙套管的安装工艺〔J〕.电力建设，2010(11):50-53.

〔2〕谢超，何平.800 kV特高压直流穿墙套管故障分析 〔J〕.中国电力，2015(7):27-30.

〔3〕李刚，朱革兰.SF6电器设备中水分控制及湿度超标处理 〔J〕.高压电器，2006，42(2):139-141.

〔4〕汪小平，李众.GIS设备SF6气体湿度超标的原因分析及处理〔J〕.湖南电力，2013，33(5):52-53.

Analysis of Excessive Humidity in SF6Bushing of Valve Hall in Converter Station

LI Zhen，GONG Shangkun，ZHOU Zhou，XU Song
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Research Institute，Changsha 410007，China)

There will be protential safety risks caused by the excessive humidity in SF6bushing of valve hall in converter station.This paper introduces a case of excessive humidity in SF6bushing of valve hall in converter station.The reasons of excessive humidity are analyzed，technical requirements and notes are also introduced.By studying the data of SF6treatment，the focal point is pointed out in this paper.

valve hall；bushing；sulfur hexafluoride；SF6；humidity

TM46

:B

:1008-0198(2017)02-0064-02

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.02.015

2016-08-03

李臻(1989)，安徽蒙城人，工程师，理学博士，主要从事油分析、GIS带电检测及六氟化硫分解产物研究。