换流变阀侧套管气体泄漏故障分析及处理

秦高峰

四川蜀能电力有限公司成都蜀达分公司 四川成都 610000

和变压器相同，换流变压器也属于超高压直流输电系统中的一种重要设备，它和变压器在结构及工作原理方面存在较多的相似之处，两者主要区别是阀侧绕组的承受电压不同，换流变压器阀侧绕组不仅承受直流电压，还承受着交流电压。其中换流站交流母线是与交流电网连接的，网侧绕组指的就是换流变压器连接至母线上的绕组，阀侧绕组指的是换流变连接换流阀的绕组，而阀侧套管指的是连接阀侧绕组的套管[1]。近些年来，我国超高压及特高压工程得到了巨大的发展，随着直流输电工程的发展，换流变压器阀侧套管的使用数量也有了明显的增加。由于直流套管制造工艺较为复杂，制造难度比较大，我国很多换流变阀侧套管都是由国外制造引进，在实际运行中产生了各种各样的问题，其中，较为严重的问题就是SF6充气套管漏气。在换流变阀侧套管中，SF6气体的作用主要是让套管绝缘，当发生气体泄漏时，套管内部压力降到极限值后，会发生短路及断电情况，容易损坏套管或引起直流闭锁等不良情况。

1 故障情况分析

在2018年12月16日下午4点32分，阴天，空气温度为18℃，电力工作人员在日常巡查过程中，发现某换流变A相2.2阀侧套管SF6压力低至0.297MPa，明显低于其他相阀侧套管。为了尽快的找出和处理设备故障，电力工作人员将年内8月至12月的换流变三相阀侧套管SF6压力与A相做了对比分析，对比分析结果如下：①其他套管SF6压力均高于A相2.2阀侧套管内SF6压力；其中A相2.2阀侧套管SF6压力仅为0.297MPa，而其他套管SF6压力约为0.35MPa。②通过纵向对比发现，8月份A相2.2阀侧套管SF6压力最低值为0.34MPa，9月份为0.32MPa，10月份为 0.31MPa，11 月份为 0.30MPa，12 月份为 0.297MPa，可以看出从8月至12月份，A相2.2阀侧套管SF6压力呈逐渐下降趋势；而其他阀侧套管SF6压力并无明显变化。从上面情况可以得出结论，A相2.2阀侧套管可能存在气体泄漏的问题。

2 现场检测情况

电力工作人员在检查出这个问题时，对此套管的问题进行了深入的研究与监测，同时每天均采用SF6紫外成像仪对气体泄漏问题进行扫描检查，然而直到换流站停电检修，也没有将泄漏位置找到[2]。结合过去检修阀侧套管SF6气体泄漏的经验，可以知道对于轻微的细微气体泄漏情况来说，SF6检测仪的检测灵敏度要明显高于SF6紫外成像仪，所以考虑此次SF6气体泄漏情况不是很严重，采用SF6紫外成像仪无法将气体泄漏位置找出。

换流站在12月29日处于停电检修阶段，检修人员针对A相2.2阀侧套管气体泄漏问题进行了全面检查。首先，检修人员针对SF6压力表计、套管与气管连接处、套管法兰盘以及套管阀侧出线端等，采用了SF6检测仪实施了检测，结果并没有找到明显的气体泄漏位置；之后紧密包扎了表计与气管连接位置、套管与气管连接处以及套管法兰盘，在31号在包扎袋内重新采用SF6检测仪实施检测，结果依然没有发现明显的气体泄漏位置。当天下午，检修人员继续开展检测，从套管头部至尾部进行全面检测。检修人员从套管连接头位置开始检测，直至检测到穿墙处时有响亮的警报声发出，然而通过肉眼观察并无明显的损坏情况，考虑为墙体内的气管为气体泄漏点。检修人员立即打开穿墙固定板，采用SF6紫外成像仪果然发现有少量SF6气体存在，但是经过一段时间后，SF6紫外成像仪又无法扫描到SF6气体。此时，检修人员再次采用SF6检测仪，从墙内气管开始，逐渐由下而上缓慢检测，发现靠近墙外的气管存在明显报警情况，由此确定墙体内监测气管为气体泄漏点。

3 处理故障

3.1 套管补气

此次气体泄漏问题不是很严重，只有轻微的气体泄漏，漏气速度也比较慢，所以为了防止停电时无法将漏气故障解决，而对换流站后续的运行带来安全隐患，因此，可以采取套管补气的方式进行处理。在设备停电期间，对A相2.2阀侧套管进行气体补充，直至套管内SF6气体压力达到额定压力为止，之后在对气体泄漏位置进行充分检查[3]。测量后发现在补气之前与补气之后，套管内SF6气体微水含量满足规定要求。

3.2 更换气管

当场针对气体泄漏故障制定了两个气管更换方案，一个是仅仅对气管部分位置进行更换，另一个是将气管与监测表计全部更换掉。在第一种更换方案中，由于套管与气管连接处有逆止阀存在，但是表计与套管连接处却没有逆止阀存在，并且更换时间是在晚上，空气中水分含量比较高，导致气管中容易进入湿气，影响套管内SF6气体微水含量，增加安全隐患。在第二种更换方案中，由于监测表计存在二次接线连接的情况，如果将气管与监测表计全部更换掉，就需要先将二次接线拆除，这无疑会大大增加更换工作的难度。通过对这两种气管更换方案进行对比分析了解到，方案一更换工作量要少于方案二，但是风险较高且不可控，而方案二工作量虽然比较高，然而风险较低且可控，所以检修人员最终确定采取气管与监测表计全部更换的方案。在更换气管的过程中，采用的气管备件与泄露气管结构存在一些差异，其中气管备件为胶皮外套，而泄露气管外套为金属网。在当天晚上，换流站检修班组及人员通过全力检修，将存在泄漏的气管和监测表计成功更换掉，并对二次接线进行核对并无错误产生，整个更换工作没有引起SF6压力下降，利用SF6检测仪和SF6紫外成像仪进行检测后，没有气体泄漏的情况出现。

4 气体泄漏故障原因分析

4.1 解剖和分析泄露气管情况

泄露气管被更换下以后，由于气管一头接头存在逆止阀，另一头为表计，可以用来保存气体，所以将气管内充满气体后，还需再次放置在水中实施检测，观察气管泄漏情况，观测结果显示，穿墙固定板位置的玻璃胶在水中呈现白色，在靠近外墙处气管穿墙的位置有气泡产生。通过对产生气泡的地方进行仔细检测确定只有一个气体泄漏处，在泄漏位置还存在烧损的痕迹[4]。泄漏气管的结构为波纹管与金属网套，在剥离掉气管外部的金属网套之后，在泄漏位置发现气管被烧损，烧损位置有一个小洞。检修人员人为在将气管拆除之前，发现在泄漏位置还存在熔渣，不然气体会泄露的更快，之后可能在拆除气管时擦除掉了泄漏位置的熔渣。

4.2 产生泄漏点的原因分析

在2018年5月通过红外巡查发现A相2.2阀侧套管下方SF6气管有发热情况出现，判断原因是套管外壳与金属网套之间有环流流过导致的。气管材质由于是金属结构，当发生环流时，会发生高温烧熔现象。考虑原因是墙壁铁板与气管之间接触不良，两者之间存在间隙容易引起放电现象，在长时间的环流热效应下产生热量，从而将波纹管烧熔出小洞，导致气体泄漏。

5 结语

综上所述，从此次检测分析中了解到，闭合磁场回路是导致换流变阀侧套管气体发生泄漏的根本原因，长时间的闭合磁场回路会产生大量热量，烧熔气管；直接原因是气管从金属墙板穿过时，没有做好绝缘保护。针对这些问题，可以采取将气管与监测表计全部更换的策略，在本次检修中，当完成更换之后换流变阀侧套管内SF6气体压力恢复正常，成功处理了换流变阀侧套管气体泄漏的故障。