特高压综合管廊之GIL组合电器故障及异常处理浅析

（中铁十四局集团电气化工程有限公司，山东济南 250000）

2015年国务院办公厅发布的《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》指出，全面推动地下综合管廊建设，改善反复开挖地面的“马路拉链”问题，逐步消除蜘蛛网式架空线现象[1]，“万里长江第一廊”应运而生。它是我国第一条特高压GIL综合管廊，也是世界上超长距离的GIL长隧，不仅技术水平最高、容量输送最大，而且电压的等级也最高。GIL（Gas-insulated Metal Enclosed Transmission Line）即气体绝缘金属封闭输电线路，采用金属导电杆输电，并将其封闭于接地的金属外壳中，通过压力气体绝缘。

GIL组合电器作为特高压综合管廊的核心设备，其安全运行及维护保养工作是管廊运维的重中之重。本文将结合运维实际情况对GIL综合管廊可能出现的一些问题，尤其是GIL组合电器可能出现的故障及异常情况进行了详细分析和探讨，并对我们的运维情况进行了简单的剖析。

1 管养综合管廊简介

苏通GIL管廊工程全称淮南-南京-上海1000kV交流特高压输变电工程，工程起于北岸（南通）引接站，采用敷设于管廊（盾构大直径隧道）中的两回（6相）1000kV GIL管线穿越长江，止于南岸（苏州）引接站。该工程是华东特高压交流环网合环运行的关键节点，是我国特高压交流输电工程的一项重大举措和创新。

2 GIL组合电器故障及异常处理

GIL出现故障的主要原因是填充的绝缘气体绝缘性能下降即绝缘气体中因掺杂导电离子（颗粒或者其它杂质）而引发线路放电。研究发现，GIL设备本身的结构是导致事故发生的主要原因。

GIL是由一节节管道通过法兰连接起来的，以便于在管廊内安装输电设备，如果设备在制造、安装过程中环境不够洁净或者清扫不干净，那么管道内将会有灰尘残留，导致设备在运行中出现放电故障；设备采用支撑绝缘子固定，以保证导体母线处于管道中央，绝缘子的质量不过关，即使稍有瑕疵比如存在裂痕或气泡，也极有可能降低其绝缘性能，引发放电；外部环境引起的GIL震动也有可能会使导体接头处产生摩擦从而出现导电颗粒。

运维人员若发现设备外壳有变形或破裂、冒烟、过热；有较大的声响，而且内部的爆裂声非常强烈；气室SF6气体压力以较快速度降低至报警值以下或者其他根据现场实际认为应紧急停运的情况，应立即汇报调度申请将组合电器停运，停运前应远离设备。

2.1 GIL组合电器SF6气体压力异常

SF6气体压力异常一般是SF6压力表压力指示降低，主要原因有以下两种：（1）GIL组合电器设备有漏气现象；（2）SF6压力表计显示不准确或监控系统误发信号。

若监控系统发出××气室SF6气体压力报警、闭锁信号或SF6压力表压力指示降低，运维人员应现场检查SF6压力表外观是否完好，所接气体管道阀门是否处于打开位置；若监控系统有气体压力低的报警信号发出，但是SF6压力表能正常指示，这时就可以将其判断为信号误发，这时要与检修人员及时联系；若SF6压力确已降低至告警值，应该与检修人员联系进行补气，补气结束后，再对SF6各管道阀门的开闭位置进行仔细的检查，以确定其正确与否，对SF6压力变化情况跟踪监视；若SF6压力直接降至零值，必须将操作电源立即断开，汇报调度申请，将故障设备隔离。

2.2 运行中声音异常

GIL组合电器运行中声音异常即与正常运行时对比有明显增大或伴有各种杂音。运维人员在巡视检查时会听到各种声响，要留神辨别它们与正常状态时的差异，比如声音大小和音质特性的变化或者持续时间长短的变化等。

若发现伴有电火花、爆裂声时，运维人员应立即申请停电，由检修人员检查具体原因并进行适当处理；电磁力、静电力等多会引起设备部件的振动，若发现伴有振动声时，应检查GIL外壳支撑紧固部件、接地紧固螺栓等有无松动，若无松动但仍有振动声，则可能是设备内部有变化，应估计到放电声音会同时发生，联系检修人员进行测定局部放电等以检测判断内部绝缘；若出现伴有放电的“吱吱”等声响时，需要对本体或套管外表面进行检查，查看是否有电晕或局部放电的问题，尽快联系检修人员处理。

2.3 运行中局部过热

正常运行情况下，磁场引起的发热是罐体等发热的主要因素。红外测温中若发现罐体、引线接头等部位温度异常偏高，则需视具体情况进行相关处理。

（1）红外测温发现组合电器罐体温度升高异常时，判断其原因是否为内部发热，通过测温后可以作出判断。

（2）红外测温发现组合电器引线接头温度异常升高时：1）发热部分和正常温差不超过15K，对该部位就要多次测温，对缺陷进行跟踪记录。2）发热部分最高温度≥90℃或相对温差≥80%，就有必要对其加强检测，必要时上报调度，申请转移负荷或倒换运行方式。3）发热部分最高温度≥130℃或相对温差≥95%，应立即上报调度，申请倒换运行方式或转移负荷，在必要时可停运该线路。

2.4 内部绝缘故障、击穿放电

在苏通GIL特高压综合管廊中，GIL采用单相封闭式结构，中心导体通过三支柱绝缘子的支撑被固定在管道中央，导通电流；三支柱绝缘子被其支腿顶端的金属嵌件固定，通过螺栓连接筒壁并接地；筒壁与嵌件之间有用于清除可能存在的微粒的粒子收集器，以避免电场分布发生畸变。

在已经运营的GIL中，出现了诸多由于三支柱绝缘子放点事故造成系统跳闸的案例[2]。GIL内部绝缘故障、击穿放电不仅严重危害电力系统的安全，还将带来巨大的经济损失。一旦出现GIL组合电气内部绝缘故障、击穿造成保护动作跳闸，运维人员须检查现场故障情况。

2.5 GIL设备发生故障气体外逸

现场可听到“嘶嘶”声，且SF6及氧气含量检测装置报警，表明GIL设备发生故障有气体外逸。若管廊内GIL设备发生故障有气体外逸时，全体运维人员应迅速撤离现场，监控人员检查风机运行情况。在管廊内彻底通风或检测管廊内氧气含量正常（不低于19.5%），并且保证完全排除SF6气体分解物后才可以向管廊内进入，必要时还应该穿防护服、带正压式呼吸器或防毒面具。

3 抢修注意事项

抢修人员进入管廊前，应核对管廊环境：（1）至少有一台通风装置启动；（2）含氧量高于19.5%；（3）SF6气体浓度低于1000μL/L；（4）有害气体段相关有害气体不超标（甲烷不超过10%，一氧化碳不超过24μL/L，硫化氢不超过6μL/L）；（5）隧道本体未出现禁止人员进入的严重病害；（6）集水坑水位无持续上升情况；（7）无可能危及运检人员健康的其他因素。

管廊不满足人员进入条件时，监控人员应立即通知管廊内运维人员停止作业，清点人数，组织有序撤离。作业中断超过30min，人员再次进入管廊前，应重新核查管廊进入条件。

4 结语

苏通GIL综合管廊工程建成后，与淮南-浙北-上海特高压交流工程合环运行，形成了贯穿皖、苏、浙、沪负荷中心的华东特高压交流环网，新增受电能力3500万kW，每年可减少发电用煤近2亿t，有效促进华东地区经济社会发展和大气污染防治。本文结合运维实际情况对GIL综合管廊可能出现的一些问题，尤其是GIL组合电器可能出现的故障及异常情况进行了详细分析和探讨，为特高压综合管廊的安全运维奠定可靠的理论基础；另外，特意强调了抢修注意事项，并制定了具体的安全标准，以保证工作人员的人身安全。