特高压直流工程GIS、开关类设备制造过程的质量问题及改进措施

2021-12-06阮芹

东北电力技术 2021年11期

阮芹

(国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北武汉 430074)

从20世纪80年代至今，我国特高压直流输电工程建设迅猛发展，直流输电技术已达到世界先进水平，工程电压等级、输送容量、输送距离、低损耗屡次刷新记录。而特高压直流电网的安全稳定运行，离不开安全可靠、技术先进的设备。其中，GIS、开关类设备使用频次高，且发挥着转换运行方式、隔离、故障检修等作用[1]，也在特高压直流关键设备之列。

消除GIS、开关类设备制造过程中频发、常见的质量问题，提高出厂试验一次通过率，是确使其达到协议要求质量水平、入网运行的重要保证。根据酒泉—湖南、昌吉—古泉、渝鄂背靠背、锡盟—泰州等多个特高压直流工程的设备监理实践，发现该类设备在制造过程中由原材料引起问题占比46%，生产工艺引起问题占比35%，试验问题占比19%。本文总结了一些典型的质量问题案例，提出了相应的改进措施，供有关人员参考。

1 原材料类问题

原材料类问题主要是供应商供货不符合技术协议要求及重要组部件的质量缺陷，前者常见有GIS的密封件，断路器的灭弧室瓷套、并联电容器、绝缘拉杆、装配用密封件、合闸电阻等供货厂家与技术协议要求不符等；后者常见有隔离开关密封垫块、断路器合闸电阻值、控制柜铭牌内容、灭弧室罐体颜色不符合技术协议要求、操动机构箱及主控箱外表漆色错误、辅助开关质量缺陷导致无法满足触点提前主触头闭合的时间要求；罐式断路器套管未喷闪爆膜(如图1所示)、瓷柱式断路器瓷瓶水泥破损(如图2所示)等。上述问题主要由于设备制造厂未对设计仔细确认和校核、未严格按合同要求执行采购、对关键原材料组部件的进厂检验力度不够、厂内用料管理不严格等原因造成。

图1 未喷闪爆膜的套管

图2 断口瓷瓶水泥有破损

改进措施：督促制造厂严格按照协议及设计冻结会要求进行采购，在入厂、领料、使用环节加大检查力度，避免错用、混用。例如，GIS内绝缘件逐支进行X射线探伤[2]，抽检绝缘隔板进行电性能试验及水压破坏试验；断路器本体内部的绝缘件必须经过局部放电试验方可装配，要求在试验电压下单个绝缘件的局部放电量不大于3 pC。监造方应对部分关键原材料组部件的文件见证(R点)升级为现场见证(W点)，对问题频繁的供应商延伸监造并抽查出厂试验[4]。例如，针对隔离开关主触头镀银层厚度、硬度以及镀层结合力进行检测，如图3所示。

图3 某型号隔离开关的触头检测报告

2 生产工艺类问题

工艺类问题主要包括生产过程中清理不彻底及装配失误，前者常见有GIS的盆式绝缘子未清理干净[3](如图4所示)，隔离开关静触座内壁镀银层有斑点，断路器屏蔽罩、导体、均压环、套管、导电杆等部件未清理干净导致多次出厂试验时放电(如图5、图6所示)；后者有绝缘子螺钉未紧固、装配疏忽致开关底座与下导电杆间的导电带受损、行车转运时操动机构箱底部撞至损坏变形等。上述问题主要由于厂内生产环境、流程细节管控工作不到位，缺乏自检、互检机制，及车间人员未严格按照工艺文件执行操作引起。

图4 盆式绝缘子未清洗干净导致树枝状放电击穿

图5 中心导体对套管放电

图6 灭弧室外屏蔽对大罐放电

改进措施：督促厂家加强对一线装配人员、行车人员的工艺流程培训，完善作业指导书，制定异物专项管控措施；监造方督促厂家加强工艺现场管理，重点见证装配过程中毛刺及异物的处理(毛刺一般采用百洁布、砂纸打磨、擦洗，套管内金属屑采用屏蔽电极法排出)，清理完的壳体经质检人员、监造工程师联合检查确认合格后方可进入下一工序。例如，厂家对GIS及罐式断路器罐体焊缝进行无损探伤检测，保证罐体焊缝合格；GIS法兰密封采用密封圈加法兰注胶双密封方式；隔离开关采用外压式或自力式触头时，确保触头弹簧进行防腐、防锈处理；断路器绝缘拉杆应控制露空时间且进行机械性能试验(例行拉力、压力，抽样破坏试验)，以防机械操作时绝缘拉杆与金属接头间断裂。

3 出厂试验类问题

单向的出厂试验问题主要是试验项目不满足国标及协议要求及异物清理不到位[5]导致试验失败。前者有隔离接地开关未按照国标开展试验(例如辅助和控制回路工频耐压试验时间达不到1 min，回路电阻低于标准规定值)，断路器未按照国网十八项反措要求进行200次机械磨合试验；断路器SF6气体压力不达标、绝缘试验前未进行微水测量；后者有试验前开关套管内部绝缘件或试验均压环、导电管等未清理干净或耐压工装端部插装接地端子产生金属粉尘等情况导致放电，断路器某相灭弧单元的运输支架未完整拆除导致耐压试验无法通过等。上述问题主要由于厂家相关人员不熟悉标准、不重视试验方案编制，试验人员操作不规范、试验前检查不仔细等造成。

改进措施：厂家应提前提供符合国标、技术协议要求的试验方案，监造方审核方案及试验环境、试验设备通过后严格见证厂家按照技术标准及业主要求进行试验(如图7、图8所示)；督促厂家加强环境清洁管控及工装维护，提高工装对接面点检频次；加强人员插接接地装置培训，提高试验人员技术能力,必要时进行第三方抽检确保产品质量。例如，断路器出厂试验及例行检修中，应检查绝缘子金属法兰与瓷件胶装部位防水密封胶的完好性，必要时复涂防水密封胶；针对断路器SF6气体进行专项检测(如图9所示)；采用带金属法兰的盆式绝缘子的GIS，应预留窗口用于特高频局部放电检测。