浅析500kVGIS检修管理的现状及对策

2021-06-25黄捷

中国设备工程 2021年11期

黄捷

（浙能集团乐青电厂，浙江温州 325600）

1 国内部分厂家对GIS阶段性维护保养的推荐

GIS开关气室外部部件，特别是户外型GIS开关，包括操作机构、螺栓、润滑油，就地控制柜继电器、密封圈等与运行时间密切相关，故建议采用年限周期的方式进行检修。而室内布置的GIS相对运行情况良好，无特殊缺陷性故障且考虑经济性要素的情况下可采用断路器分合次数达到某一定值的方式进行检修。以下是国内使用较多的GIS厂家对检修周期及检修方式的推荐情况：（1）日本三菱：每6年进行定期维修采用不打开开关气室方式；每12年或断路器分合2000次需打开主管体检查、更换主部件；（2）厦门ABB：每5年进行定期维修采用不打开开关气室方式；断路器分合5000次需打开主管体检查维修、更换主部件；（3）上海西门子：每10年或开关分合3000次进行定期维修采用不打开开关气室方式；每25年或断路器分合6000次需打开主管体进行大修；（4）新东北：每6年或开关分合500次进行定期维修采用不打开开关气室方式；每12年或断路器分合2000次需打开主管体进行大修；（5）平高东芝：每12年进行定期维修采用不打开开关气室方式；每18年需打开主管体进行定期维修；（6）西电开关：每6年进行定期维修采用不打开开关气室方式；每12年或断路器分合2000次需打开主管体进行定期维修。

2 修前设备状态分析

设备运行过程的检查，主要以外观表计示数为主，周期可为每周或每月。检查内容包括：（1）指示设备的位置状态；（2）异常的噪音和气味；（3）过热导致的变色；（4）外壳及支架的生锈损伤情况；（5）气压及油压标记示数；（6）Sf6微水7红外热成像（一般情况下每个元件的温升不超过50K，在最高环境温度为40℃外壳的温升不超过30K）；（7）如有条件可配置SF6气体红外检漏仪，对法兰面及气体管道进行常规检测，在SF6气体压力下降较为明显的情况中比较常规的液体表面张力法、定性检漏、定量检漏法有着无需直接接触、检测灵敏度高、支持任何背景等优点。

根据CIGRE对日本、中东、欧洲的335台200kV电压等级以上GIS主要故障部件的统计，断路器或开关29.9%，隔离开关18.2%，接地开关3.6%，电流互感器1.2%，电压互感器4.8%，母线6.9%，母线管道与连接部分22.4%，气体套管6.9%，电缆盒与密封件1.8%，变压器出口套管1.8%，避雷器1.2%，其他部分1.5%。可以针对断路器、隔离开关、母线管道及连接部分等缺陷较为频繁的设备进行重点巡检并制定相应策略。

3 项目开展及注意事项

3.1 常规检修开展

清扫、整体检查、试验数据要求可以参照DL596.预防性试验标准。

3.2 项目消缺及特殊检修开展

由于GIS设备实际运行寿命一般超过30年，通常需要完成内部机构检查以确保性能的延续，设备运行超过15年或者发生异常运行情况后可进行，可能的主要内容包括：（1）断路器检修工作（包含灭弧室和隔离开关气室的拆卸和更换）；（2）液压操动机构检查更换；（3）隔离开关、接地闸刀机构箱检修；（4）LCP屏维护；（5）破损结构件更换；（6）吸附剂更换；（7）筒体充抽SF6气体；（8）常规检修项目。

3.3 修后检查试验

3.3.1 目视检查

记录维护检修工作前后的气体压力和运行计数器参数。检查外壳、支撑结构和操作箱表面上是否有生锈的部分或油漆剥落。清洁后如发生生锈或剥落的区域，使用专用涂料涂刷。检查SF6气体管道是否有松动，SF6气体含水量检测及纯度检测。

3.3.2 SF6气体含水量检测及纯度检测

开关间隔充气后至少8小时后，应测量确认含水量不超过150ppm或500ppm-V。气体纯度不低于98%，否则应重新充放气。

3.3.3 SF6气体压力开关测试

关闭主要气门，打开充气口进行泄压，分别将表计泄压至报警压力、闭锁压力，检查是否可靠拒动，记录数据及动作情况。

3.3.4 油压动作测试及油压充气测试

将警铃或蜂鸣器连接至压力开关的输出端口或其他适用于测试的可用端口。自动充压至额定油压，确认充压速率小于42sec/1.0MPa。拉开油泵电源开关。打开手动减压阀检查压力，分别检查报警、闭锁压力下，开关是否可靠拒动。

3.3.5 漏油测试

设定油压为31.5MPa并记录环境温度。停运油泵并保持5个小时。检查油压及油温，确认漏油速度小于0.5MPa/h。

式中，P1、t1为测试前的压力和温度；P2、t2为试验后的压力和温度；T为测试时间；P2’为温度补偿；△P为漏油速度。

3.4 注意事项

（1）禁止开关、隔离开关、接地闸刀在筒体无SF6气体或是运输微正压的情况下分合，一定压力的SF6具有黏稠性，对开关起到保护作用，同样的未充气至额定压力的开关所做的试验数据无法正确反应出物理状态。（2）对气室内的检修，开盖后应通风15分钟，进入前测量氧气浓度，使用吸尘器收集筒底固体尘埃。（3）气室充、抽气应连接过滤器和预滤器。SF6充气过程中，真空状态下（小于300Pa）至少需保持1h，国内部分气体厂家建议时间为6h。（4）气密性检查应安排在间隔充气至额定压力值的6小时后，SF6质量检查应安排在间隔充气至额定压力值的12小时后。（5）对于开盖检修的户外GIS设备，需在环境湿度小于80%的情况下开展检修工作。在高环境湿度的环境下，需尽量缩短开盖时间，同时延长真空保压时间。空气回收时，气压在1300Pa左右水分开始蒸发；压力保持500Pa左右约20分钟，水分含量逐渐降低；压力300Pa左右水分逐渐消失。在60分钟时水分下降速度趋于平缓。

4 数种在线监测方式的讨论

4.1 电气方法

局部放电发生非常迅速，持续时间微1～2ms，在整个系统传输过程中，会出现一些衰减和失真，为了提高灵敏度，可采用特高频（UHF）检测法，将带宽延展到1200MHz左右。然而高频组份具有高传播消耗的特性，将受限于监测范围（10～20m）。另一种方法是使用几百兆赫的频带，兼顾灵敏度与监测范围。

4.2 声学方法

使用采用带接触探针的便携式超声波监测器，监测局放过程中的声波信号，该种探测器的输出通过电学方法转换成人耳可识别的声学信号，并送入耳机为检查者记录分析。但需要注意的是，如果发电发生在绝缘子中如绝缘子内含有气泡，往往会衰减声波信号不利于检查发现；如果是金属颗粒污染放电、电极上存在毛刺等情况则会非常容易被检测录入。

4.3 化学技术

在SF6气体中发生的局放会造成SF6分接并产生微量的分解物。分解物的化学成分非常复杂，经常分析的有：SOF2、SO2F2、SO2等。然而气室较大的间隔往往会稀释分解物的浓度且配备的干燥剂会吸附分解物，从而影响监测分析。局放产生的分解物与内部拉弧故障产生的分解物相似、含量不同，与变压器油色谱新三比值法概念相似，未来仍有许多的发展可能。

5 SF6气体的检修管理

在电力行业中大量使用的六氟化硫，其化学性质非常稳定，通常条件下不易分解，生命周期可达3200年、GWP值为8000，对温室效应的影响极大。1997年中国就已经签署并核准了《京都协定书》对温室气体的排放严格控制。

事实上，电力设备维修和退役所造成的SF6排放量约占全氟化物气体总排放的70%，故加强GIS检修中的SF6管理尤为重要。首先，检修方式下需保证管体抽气的时间，筒体内部的盆式绝缘子及机械不部件之间有大量缝隙容易积存气体。其次，在日常巡检中应注意气室年漏气量小于0.5%,巡检应同时记录当时的气象环境数据，便于在相似环境下的数据比对。