袁鏡江

（廣東電網(wǎng)公司東莞供電局，廣東 東莞 523120）

1 引言

GIS設(shè)備是利用SF6氣體優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能，將斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進出線套管等設(shè)備，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計有機地組合成一個整體的組合電器。GIS設(shè)備憑著占地面積小、元件全部密封、不受環(huán)境干擾、可靠性高、安全性好、運行方便、檢修周期長、維護工作量少、安裝迅速、運行費用低等優(yōu)點，受到廣泛應(yīng)用。GIS設(shè)備因SF6氣體的特性，對生產(chǎn)、安裝過程的工藝要求高，密封性不好就會出現(xiàn)泄漏，從而嚴(yán)重影響設(shè)備穩(wěn)定、可靠運行。

2 設(shè)備缺陷情況

220kV彭洞變電站220kV GIS設(shè)備型號:GF20，設(shè)備生產(chǎn)日期:2008年7月，設(shè)備投運日期:2009年8月26日。1#主變變高GIS瓷套氣室自投運后16個月內(nèi)沒有補充過SF6氣體，自2010年12月27日氣壓低告警補氣后，大約每隔十多天又要進行補氣，每次補氣量大約需要30 kg的SF6氣體（該氣室比較大）。歷次補氣記錄如表1所示。

表1 歷次補氣記錄

現(xiàn)場補氣情況及1#主變變高GIS瓷套氣室情況（圖中紅線所標(biāo)部位），如圖1所示。

圖1 1#主變變高GIS瓷套氣室情況

3 設(shè)備故障點排查

檢修班組分別使用定性和定量SF6檢漏儀對漏氣氣室的所有法蘭進行檢查，氣室法蘭分布情況，如圖2所示。

圖2 瓷套氣室法蘭分布情況

經(jīng)檢漏初步確定兩處位置滲漏:分別是A相套管下面吸附劑13號法蘭和C相10號法蘭（見上圖2的13、10所指）。尤其C相10號法蘭，可以用手感覺到漏點處有氣體噴出，聽見漏氣聲。對整個氣室間隔全部法蘭進行塑料布包扎法定量檢漏，測得A相13號法蘭測量數(shù)值為300ppm，C相10號法蘭包扎點SF6氣體含量超過1000ppm，其余包扎點數(shù)值均在10ppm以下。根據(jù)供用電工人技師培訓(xùn)教材變電檢修部分的內(nèi)容可知，GIS每個密封部位包扎5小時后，每個包扎點測得SF6氣體含量不大于30ppm，則合格。

檢修班組還粗測了氣室漏氣速度，先記錄了三相SF6氣體壓力值為0.57MPa，然后關(guān)閉三相氣室連通閥；20小時后分別單獨打開三相連通閥讀取各相SF6氣體壓力數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) A相氣壓稍微低了一點0.565MPa，B相沒有升降，C相氣壓下降明顯，降到了0.525MPa；再把三相的氣室連通閥都打開后氣壓是0.562MPa，20小時漏氣0.008MPa，氣室漏氣速度達(dá)到0.0096MPa/天。對比之前的補氣記錄，漏氣速度與10天降低0.1MPa左右情況基本相符。

綜上所述，可以判斷1#主變變高GIS瓷套氣室嚴(yán)重漏氣的原因:A相套管下面吸附劑13號法蘭和C相10號法蘭出現(xiàn)滲漏，尤其是C相10號法蘭滲漏比較嚴(yán)重。

4 缺陷危害分析

初步檢驗出GIS瓷套氣室嚴(yán)重漏氣的位置后，我們初步分析認(rèn)為A相套管下面吸附劑13號法蘭可能是密封不良引起，而C相10號法蘭漏氣嚴(yán)重，很有可能是盆式絕緣子出現(xiàn)裂紋造成，如果盤式絕緣子得不到及時處理，可能造成設(shè)備事故。

（1）水分滲入氣室，使SF6氣體微水量增大，很容易在絕緣材料表面結(jié)露，造成絕緣下降，嚴(yán)重時發(fā)生閃絡(luò)擊穿，造成跳閘停電事故。

（2）如果C相10號盆式絕緣子有裂紋，水和灰塵等雜質(zhì)將從裂紋處慢慢滲入、積聚，使泄漏電流增大，影響電場分布，當(dāng)泄漏電流增大到一度程度時或系統(tǒng)發(fā)生過電壓時，容易引起絕緣擊穿，對地短路，造成1#主變近區(qū)短路事故。

5 設(shè)備缺陷處理

首先對1#主變變高GIS瓷套A、C相氣室回收SF6氣體至0表壓。為了將C相10號盆式絕緣子拆出檢查，需要將圖3的5～10點之間的直線管路（圖3中所指解體部位）拆出。

圖3 解體部位示意圖

拆除直線管路前，先對直線管路進行了回路電阻測試，測試點為圖3的6～14點之間，測試所得電阻值為75μΩ。接著，再拆卸圖3所指的C相連接導(dǎo)體后，用吊車吊下直線管路，對C相10號盆式絕緣子進行檢查，發(fā)現(xiàn)10號盆式絕緣子有一條明顯裂紋（見圖4）。位置在大約2點鐘方位，裂紋長度:凹面100mm，自通氣孔至絕緣子邊緣。凸面80mm，自通氣孔至螺桿內(nèi)側(cè)。

圖4 C相10號盤式絕緣子有一條明顯裂紋

將有裂紋的絕緣子更換為全新的絕緣子，并將拆下的連接導(dǎo)體、端蓋、側(cè)蓋、密封面清潔、吸塵、更換密封膠圈后，恢復(fù)解體直線管路。隨后，對直線管路進行了回路電阻測試，測試點與拆除直線管路之前所做回路電阻測試的測試點相同，測試所得電阻值為74.8μΩ，與解體前的測試數(shù)據(jù)75μΩ相近，證明所恢復(fù)的直線管路內(nèi)導(dǎo)體連接良好。

另一方面，將A相套管下面吸附劑13號法蘭拆下。吸附劑法蘭（見圖5）的密封膠圈粘有注膠、灰塵等雜質(zhì)，密封面注膠不均勻，不平整，沒有發(fā)現(xiàn)裂縫等其他異象。對兩側(cè)密封法蘭面進行了清理并裝回。

圖5 A相套管下面吸附劑13號法蘭

全面完成漏氣缺陷處理、恢復(fù)氣室后，對A、C相瓷套氣室抽真空，氣室壓力抽至10Pa。然后重新充入新的SF6氣體，氣室壓力充至0.67MPa（額定壓力為0.65MPa）。接著，將缺陷處理過程中各個拆開過的法蘭、側(cè)蓋、頂蓋等密封部位進行包扎。24小時后檢漏，沒有發(fā)現(xiàn)漏氣，證明密封良好。

6 缺陷原因分析

6.1 A相套管下面吸附劑13號法蘭漏氣原因

現(xiàn)場解體后發(fā)現(xiàn)吸附劑封蓋法蘭面有腐蝕氧化現(xiàn)象，密封面也存在腐蝕痕跡。該吸附劑封蓋在現(xiàn)場封裝吸附劑和氣密試驗完成后，應(yīng)進行防水注膠作業(yè)。從解體現(xiàn)象來看該處此項工作遺漏未做，雨水滲入法蘭面造成腐蝕和氧化，密封表面形成細(xì)小凹坑，導(dǎo)致O型圈不能密貼，發(fā)生氣體泄漏現(xiàn)象。

6.2 C相10號盤式絕緣子漏氣原因

C相10號盆式絕緣子漏氣原因是有一條貫穿絕緣子邊沿至內(nèi)部氣室的細(xì)長裂紋引起，密封膠圈沒有起到密封作用，SF6氣體從裂紋滲出。裂紋產(chǎn)生的原因可能有以下幾種:

（1）絕緣子質(zhì)量不合格，在澆注過程中有氣泡；

（2）絕緣子兩側(cè)直線管路安裝時，對絕緣子撞擊產(chǎn)生裂紋，或沒有對正，強行收緊螺絲；

（3）絕緣子結(jié)構(gòu)不合理:絕緣子內(nèi)有六個孔，開孔面積過大，造成絕緣子機械強度降低，容易產(chǎn)生裂紋，如圖6所示；

（4）所解體的直線管路在絕緣子一側(cè)（圖3的8～10點之間）沒有支撐點，使絕緣子長期受力產(chǎn)生裂紋；

（5）絕緣子材料為環(huán)氧樹脂，兩側(cè)氣室圓筒為鋼質(zhì)，膨脹系數(shù)不一樣，隨著天氣變化，絕緣子與兩側(cè)氣室圓筒熱脹冷縮，而使絕緣子受力。

圖6 盤式絕緣子結(jié)構(gòu)

針對以上提出的5點原因，對該絕緣子進行了返廠檢查試驗并調(diào)查了絕緣子在制造期間的質(zhì)量控制文件，檢查試驗情況如下:

（1）經(jīng)過對破裂絕緣子制造期間的質(zhì)量控制文件進行追查，該絕緣子制造、出廠、使用環(huán)節(jié)檢查，GIS出廠氣密試驗、現(xiàn)場交接氣密試驗均未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）對破損絕緣子進行的尺寸檢查和X光檢查，未發(fā)現(xiàn)氣泡等不良現(xiàn)象。

（3）對該絕緣子進行模擬安裝受力不均勻破壞試驗。將絕緣子裝在與現(xiàn)場相同尺寸的法蘭上，緊固時不按對角緊固，而是從一點開始順序直接緊固到人可使出的最大力（已超出180N，現(xiàn)場安裝要求是100N）。順序?qū)⒙菟ňo死，在緊固到第三條時絕緣子破裂，形狀和之前破裂的形狀非常接近。如圖7所示。

通過現(xiàn)場分析和絕緣子回廠檢查情況，我認(rèn)為10號盆式絕緣子破裂原因有以下幾點:

（1）主要原因:10號盆式絕緣子拼接口為現(xiàn)場拼裝的部位，運行一年多后絕緣子破裂，現(xiàn)場無放電痕跡，可以肯定是受機械力導(dǎo)致絕緣子破裂。其中，現(xiàn)場安裝時緊固作業(yè)不規(guī)范或者拼裝時沒有對正而強行收緊螺絲，以及絕緣子本身的機械強度不夠是導(dǎo)致絕緣子破裂的主要原因。例如:沒按對角順序進行緊固，或是憑感覺用扳手緊固后再用力矩扳手進行力矩確認(rèn)，這種情況容易造成力矩不一致。絕緣子長期承受該種不均勻受力，再加之當(dāng)時日夜溫差較大，熱脹冷縮明顯，或者外部的某些震動過大，造成局部受力突然增加，超過絕緣子承受極限，從而導(dǎo)致絕緣子突然破裂。

（2）次要原因:10號盆式絕緣子正好是長母管的中間位置，直線管路在絕緣子一側(cè)沒有支撐點，該絕緣子上部長期承受的過大的擠壓力，增加了絕緣子破裂的可能性。

圖7 模擬安裝受力不均勻破壞試驗結(jié)果

7 防范對策

針對本次缺陷的處理和分析，在此提出以下一些防范對策和建議:

（1）加強現(xiàn)場GIS安裝質(zhì)量工藝要求。1#主變變高GIS瓷套氣室兩處漏氣點的造成均與現(xiàn)場安裝時的工藝有關(guān)，因此項目實施單位應(yīng)要求GIS廠家必須加強現(xiàn)場安裝指導(dǎo)工作，廠家人員要高度認(rèn)真負(fù)責(zé)，監(jiān)督施工單位嚴(yán)格按照安裝工藝執(zhí)行，在關(guān)鍵環(huán)節(jié)制定質(zhì)量監(jiān)督控制措施（工作檢查表），提高現(xiàn)場安裝質(zhì)量。

（2）廠家在設(shè)計GIS長母管時，應(yīng)充分考慮絕緣子兩側(cè)的受力，必要時設(shè)置合適支撐點。在選擇絕緣子時，可考慮采用可承受更大應(yīng)力的材質(zhì)，或使用金屬外壁盆式絕緣子提高其抗壓能力。在盤式絕緣子設(shè)計時，絕緣子內(nèi)部可以少開幾個孔，以提高絕緣子的機械強度。

（3）吊裝用器具及吊點選擇應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。如吊裝元件中心不平衡，應(yīng)采用吊鏈來調(diào)節(jié)平衡后再起吊。罐體對接時應(yīng)用水平儀操作，墊實底部后再緊固法蘭螺栓。所有螺栓的緊固均應(yīng)使用力矩扳手，其力矩值應(yīng)符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定。

（4）使用的清潔劑、潤滑劑、密封脂和擦拭材料必須符合產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)定。密封槽內(nèi)應(yīng)清潔、無劃傷痕跡；不能使用已用過的密封膠圈；不得使用變形或有傷痕的密封圈；保證密封膠圈清潔，位置正確。涂密封脂時，不得使其流入密封墊內(nèi)側(cè)導(dǎo)致與六氟化硫氣體接觸。

8 結(jié)論

SF6氣體是迄今最理想的絕緣、滅弧介質(zhì)，以其為介質(zhì)而生產(chǎn)的GIS設(shè)備在生產(chǎn)及運行中有著相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，但由于氣體自身的缺陷，制造質(zhì)量、安裝工藝、密封元件老化等原因，SF6設(shè)備漏氣在所難免。為提高GIS設(shè)備密封性能，在制造質(zhì)量、安裝工藝方面應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程要求。

［1］DL/T603—2006.氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運行及維護規(guī)程［S］.

［2］Q/GXD126.01－2009.電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程［S］.

［3］白宇濤.GIS設(shè)備安裝質(zhì)量控制要點［J］.電力自動化設(shè)備，2007:3.

［4］羅學(xué)琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）［M］.中國電力出版社.