组合电器气体泄漏问题分析

王佳佳

摘 要： 结合变电站气体泄漏事故案例，从技术和管理方面对绝缘全封闭组合电器运行中出现泄漏事故的原因，进行分析，提出解决方案，这对电网的建设、安全运行、设备制造和环境保护具有现实意义。

关键词： 组合电器；变电站；气体泄漏

引言

GIS组合电器因其卓越的性能，已成为国家经贸委、国家电力公司推荐的城网建设、改造工程优先选用的产，由于GIS组合电器这一新型设备的使用时间较短，其安装程序和工艺要求尚未被人们熟悉与掌握，难以发挥设备本身的优点。只有掌握精细的安装工艺，遵循科学的检测方法，扬长避短，才能消除GIS组合电器所带来的漏气隐患。

1 事故经过及处理

1.1 事故经过

随着SF6气体在电网中的大量使用，其SF6气体的泄漏问题一直受到人们的普遍关注，作为绝缘介质的SF6气体的泄漏不仅会造成GIS内部绝缘击穿，损坏电气设备，经电弧分解的SF6气体的衍生物还会对人体造成毒害，污染环境。造成GIS设备SF6气体泄漏原因是多方面的，除了厂家制造原因外、还有可能在设备运输、变电站土建和电气设计、GIS现场安装、运行维护和设备检修各环节造成SF6气体泄漏。

本变电站为封闭组合电器，该变电站其中一个间隔出线瓷绝缘发出SF6低压报警信号，施工单位接到通知后立即赶赴现场进行紧急补气处理，同时对该仓室进行包扎检漏。经检查发现此间隔室外瓷套出线瓷绝缘支持处外壳下部的加强筋处出现一个长约80mm、宽约1mm的裂缝，且发出漏气声，由于SF6气体泄漏量大，泄漏速度快，经与调度部门取得联系，将该出线间隔退出运行。同时从生产厂家紧急调配新的出线瓷绝缘进行更换，最终将该线路恢复供电。

1.2 处理方式

在更换出线瓷绝缘的过程中，当打开支撑钢杆与瓷绝缘法兰分离约3mm缝隙，说明两者间在运行中存在一个较大拉力。

GIS在发生壳体开形裂的严重缺陷属首例，事故发生后，分析事故原国在，将开裂壳体进行解体，经目测开裂部位的两个断面，发现开裂部位的组织结构均匀、颜色呈深灰色。同时在暂无最终试验结果时，双方人员从土建设计、设备结构设计，安装方法、环境影响等方面对事故原因进行了初步分析。这次事件与GIS厂房桩基础间不均匀沉降和GIS结构设计缺陷所致。

2 主要事故原因分析

2.1 土建设计原因

本变电站室内、室外采用了不同形式的基础，施工前应保持GIS基础强度、标高达到设计要求，施工场地平整，模板、施工设施及杂物清除干净，并有足够的装场地，施

工道路通畅，基坑回填夯实。可能存在的最大不均匀沉降为9.45mm。考虑到其他因素（如施工质量等）的影响，其影响系数为1.2，基础沉降时间系数为0.5 ，综合起来，沉降可能为9.45×1.2×0.5，即5.67mm。设备应能承受的最大可能横向变形为5.67mm。

虽然，在工程中不均匀沉降和差异沉降的现象是不可避免的，在其发生前，可适当加大填土的厚度和底面积，以使下层顶面受到的压力小于或等于承载力。若在其发生后，可采用压力灌浆法固化地基，使沉降时趋于零，来保证受损设备的正常运行。

2.2 土建施工原因

该变电站瓷绝缘支撑与GIS本体主厂房是独立基础。基础施工是根据设计要求对回填土进行分层分步夯实，并经现场分层、分步进行抽检试验。经过一个雨季的考验，按照土建要求目测未发现架构基础明显下沉痕迹。但是土建的不均下沉与GIS的误差要求相差很大，允许误差一般以cm来计算，而对于GIS而言，任何微小的基础下沉哪怕是几毫米的量，也会给GIS造成较大的影响。由于施工时不可能事先精确观测此支撑基础的标高，并精确到毫米级，因而事故后的实际沉降观测也就失去意义。

2.3 GIS结构设计原因

根据现场设备的安装情况，出现地壳体开裂除土建基础原因外，最主要的还有设备的结构设计存在较大的缺陷，GIS出线气仓长达10mm却没有考虑加装伸缩节。

安装伸缩节其作用主要用于装配调整、吸收基础间的相对位移，如热胀冷缩的伸缩量等。制造厂应根据使用的目的、允许的位移量和位移方向等选定伸缩节的结构。而本变电站的出线间隔，采用架空线，封闭气筒较长（大约10m），壳体为铸铝材质，户外部分的支持基础与户内部分本体基础是相互独立的，故必然存在相对的位移和热胀冷缩，厂家显然未考虑这一因素。另外GIS的出线气仓与户外支架连接外法兰是与气仓本体一体铸造，室外支持钢杆与气筒的法兰靠12条螺栓紧密连接，其安装、热胀冷缩、基础不均匀沉降等产生的应力直接作用在GIS外壳上，此连接方式也不尽合理。而在出线气仓设计上并未考虑壳体的热胀冷缩、基础可能存在的位移等因素而采取有效的补救措施。这也是造成气体泄漏的主要原因之一。

2.4 质量通病及现场防尘原因

2.4.1质量通病原因

在施工过程中常见的质量通病现象就是某部位漏气，在以往工程经验中采用的预防措施是安装前检查密封圈是否破损，是否符合规格，否则更换；安装前要检查密封面是否有碰磕或划伤，不严重可以砂平；拧紧密封法兰螺栓是否达到足够的力矩，必要时力矩增加20%。

2.4.2 现场防尘原因

施工人员作业前需全身除尘，更换工作服后方可进入施工区域。厂房内地面打扫干净，必要时铺有地毯，内设防微尘检测仪，测量数据在合格范围内进行GIS组合电器的组装工作，全密封式的厂房能有效地防止现场扬尘产生，避免了环境以有风、沙恶劣天气的影响。

2.5 GIS外壳材质原因

通过壳体检测报告与壳体出厂报告数据对比，发现壳体材质分指标与试验报告不相符合，且存在个别超标数据。该铸铝壳体硅含量超过标准，硅含量的增加其结果是使壳体的刚性增加抗拉强度增大，便降低了壳体材质的伸长率，即韧性。且壳体铸件伸长率，与实测值不相符。通过以上检测报告数据表明，壳体材质的物理性能达不到要求值也是造成此次事故的原因之一。

2.6 管理原因

GIS的生产同期和整体工期要求，往往在初步设计阶段就进行GIS的订货工作，而此时，具体施工方案还未形成，待设计人员完成施工图设计后，GIS设计也已生产完毕。另外，工程设计人员开始并没有意识到GIS基础不均匀沉降这一因素，因而在设计订货后，签暑技术协议时未主动向生产厂家提出横向变形量和基础结构图，同时设计人员开始也没有意识到因设备订货、到货的时间差异使各专业之间提供资料的时间有先后差异，由于当时工期又相当紧迫，在这种情况下，使土建设计对相邻建构筑物的地基处理方法不能统一考虑。这些都是目前管理上的弊病。

2.7电气设计

由于GIS采用架空进出线方式存在着进出线瓷绝缘仓支撑柱基础与厂房框架结构不易配合的问题，作为补救措施在GIS设伸缩节，吸收基础间的相对位移。设计中考虑GIS的整体布局时，其原则应遵循尽可能减少GIS的管路长度，因为管路越长，连接法兰数就越多，漏气几率也就越大，同时连接法兰密封面的应力也越大，另外，GIS管路长度的增加，也使得GIS本体造价上升。GIS采用电缆进出线方式虽然可以避免进出线瓷绝缘仓支撑柱基础与厂房框架结构不易结合的问题，从长远考虑，不论在工程造价还是在运行成本和电网安全方面，还应优先选用架空进出线方式。

3结论

以上分析可以看出，SF6气体泄漏质量问题很多，其原因是多方面的，从设备生产到设备投入运行，各环节均有可能造成SF6气体泄漏，首先生产厂家就从结构设计和元件把好关，从GIS本体结构的强度考虑适当减少密封及接口数量，尽量缩短母線仓和出线仓的长度，在气仓连接长度较长时适当增加伸缩节和立柱支点，支点与GIS本体结合处应充分考虑吸收应力措施，变电站电气专业设计人员应重点考虑GIS间隔的整体布置，尽可能减少气仓长度，以利于降低设备造价和减少密封面数量，变电站土建专业设计人员应将GIS基础作为设计质量控制点，尽可能将GIS各受力基础布置在一个土建结构单元上，以防由于设备基础的均匀沉降造成的SF6气体泄漏。在管理方面，设部门充分考虑工期外，还应回强对物资、设计、生产厂家之间的沟通和协调。

参考文献

[1]《电气装置安装工程高压电器施工及验收规范》GBJ 147-1990.