黃銀宙

摘要：252kVSF6絕緣金屬封閉式開關(guān)設(shè)備是利用具有優(yōu)異絕緣性能的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的組合電器，其對現(xiàn)場的安裝有著嚴(yán)格的要求。文章通過分析GIS安裝期間容易發(fā)生的主要缺陷，并針對這些易發(fā)的缺陷，在三門核電一期252kV GIS的安裝過程制定了相應(yīng)的控制措施，確保了252kV GIS最終的安裝質(zhì)量，也為二期252kV GIS的安裝提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：252kV；SF6絕緣金屬封閉式開關(guān)設(shè)備；GIS；設(shè)備安裝要點(diǎn)；組合電器 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM564 文章編號：1009-2374（2015）36-0063-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.030

1 概述

252kV六氟化硫絕緣金屬封閉式開關(guān)設(shè)備（簡稱252kV GIS）作為220kV系統(tǒng)的配電中心，起著連接廠外220kV電源并為廠內(nèi)輔變提供電源的作用。對整個220kV電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用。它是利用具有絕緣性能優(yōu)異的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的組合電器，電器元件由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、CT、PT、避雷器、母線、套管、電纜終端等，采用積木式結(jié)構(gòu)組合在一起，并全部封閉在金屬外殼內(nèi)。

由于其具有結(jié)構(gòu)小型化、可靠性高、安全性好、維護(hù)方便、檢修周期長等特點(diǎn)而被大量電廠采用。雖然，GIS設(shè)備的故障發(fā)生率較分離式敞開設(shè)備少，但是一旦出現(xiàn)故障，其后果比分離式敞開設(shè)備要嚴(yán)重得多，故障修復(fù)比較復(fù)雜，修復(fù)時間長，經(jīng)濟(jì)損失大。GIS設(shè)備由于安裝工藝不滿足規(guī)范要求而造成的故障率約占GIS總故障的40%。在這些故障案例中，歸納起來主要有三個方面的缺陷是引起設(shè)備故障的主要誘因，分別是內(nèi)部放電、密封性能欠佳、法蘭面受鹽霧腐蝕而發(fā)生氣體泄漏。而這些缺陷的發(fā)生與安裝工藝有著直接的聯(lián)系。因此，分析以上缺陷發(fā)生機(jī)理并加強(qiáng)安裝工藝控制消除以上幾個方面的安全隱患顯得非常重要，也是有效控制GIS設(shè)備整體質(zhì)量的重要手段之一。

2 三門核電一期工程252kV GIS的特點(diǎn)

三門核電一期工程252kV GIS為3相，50Hz，母線額定電流、進(jìn)出線回路的額定電流以及母聯(lián)回路額定電流3150A，短路開斷電流50kA。斷路器氣室SF6額定壓力為0.5MPa，母線氣室及其他氣室SF6額定壓力為0.4MPa。設(shè)備布置在室內(nèi)，為雙母線形式。主母線采用三相共箱式結(jié)構(gòu)，分支母線為單相式結(jié)構(gòu)，并預(yù)留擴(kuò)建接口。設(shè)備由西安西電開關(guān)電氣有限公司成套提供。本期252kV GIS共有5個間隔組成，其中2回路輔助變壓器間隔、1回220kV出線間隔、1回母聯(lián)間隔、1回母線設(shè)備間隔，每個間隔都配有一個LCP柜。GIS出線通過充氣套管與架空線連接，兩路進(jìn)線通過電纜終端與220kV干式電纜連接。共分為大小氣室24個。各氣室間通過氣體分隔絕緣子進(jìn)行隔離，任何一個氣室都配有單獨(dú)的充放氣組合閥門并帶自封接頭，可以實(shí)現(xiàn)任意一個氣室內(nèi)設(shè)備的單獨(dú)檢修而不影響其他氣室設(shè)備。5個間隔之間通過法蘭連接并達(dá)到內(nèi)部氣室與外部空氣隔離的目的。

3 安裝易發(fā)缺陷引發(fā)的后果及誘因

3.1 內(nèi)部放電

GIS設(shè)備內(nèi)部放電也指局放，是指當(dāng)外加電壓在電氣設(shè)備中產(chǎn)生的場強(qiáng)，足以使絕緣部分區(qū)域發(fā)生放電，但是在放電區(qū)域未形成固定放電通道的放電現(xiàn)象。雖然局放能量很小，在短時間內(nèi)不會影響電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度，但是隨著時間的累積效應(yīng)，會使缺陷不斷擴(kuò)大，最后造成絕緣擊穿而發(fā)生設(shè)備故障。因此，必須將局部放電量控制在規(guī)范允許值之內(nèi)（小于3pC），相關(guān)資料表明，GIS設(shè)備造成局部放電的原因主要有：（1）支撐絕緣子制造工藝不良，內(nèi)部有氣泡或是在運(yùn)輸過程中發(fā)生碰撞而產(chǎn)生裂紋；（2）內(nèi)部有自由導(dǎo)電微?；蚧覊m；（3）電極表面有毛刺、刮傷；（4）導(dǎo)電部分接觸不良。

3.2 法蘭面受鹽霧腐蝕而發(fā)生氣體泄漏

由于三門核電地處海邊，年平均濕度達(dá)81%，鹽霧水平較高，若法蘭面處理不當(dāng)，在若干年后將會發(fā)生法蘭面因鹽霧而腐蝕的情況，嚴(yán)重的會使法蘭密封面破損而導(dǎo)致氣體泄漏的情況發(fā)生。但是，由于新安裝的設(shè)備根本不會發(fā)生類似的情況，而在安裝期間容易被忽視，因此為避免法蘭面受鹽霧腐蝕的情況發(fā)生，需要在安裝期間加以重視，而發(fā)生此類故障的主要原因是法蘭密封面的防水處理不到位。

4 安裝過程中的主要控制措施

為消除以上提到的三類故障在運(yùn)行期間發(fā)生，本工程安裝期間針對這三類缺陷的誘因，制定了相應(yīng)的控制措施。

4.1 內(nèi)部放電量的控制

4.1.1 現(xiàn)場設(shè)備接收控制。確保所有交付安裝的設(shè)備性能良好，無受損，滿足安裝的要求。因此在安裝對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的檢查，檢查內(nèi)容包括：（1）物理檢查，包括檢查設(shè)備的外觀、規(guī)格、型號等；（2）文件檢查，質(zhì)保文件、產(chǎn)品性能試驗(yàn)等文件進(jìn)行檢查。

4.1.2 安裝環(huán)境清潔度控制。保證現(xiàn)場安裝環(huán)境的清潔度，是控制GIS設(shè)備內(nèi)部灰塵量的關(guān)鍵，也是確保GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的首要任務(wù)。為確保安裝環(huán)境的清潔度，在現(xiàn)場設(shè)備臨時就位完成后，首先用吸塵器清理地面后再用濕布拖地徹底清除灰塵，待地面徹底干燥后再鋪上臨時的塑料地毯。之后整個GIS安裝區(qū)域進(jìn)行封閉式管理，所有進(jìn)入GIS房間的人員必須經(jīng)過授權(quán)，并要求穿鞋套進(jìn)入。最后才允許現(xiàn)場安裝工作開始實(shí)施。

4.1.3 設(shè)備的清潔度控制。為有效避免灰塵或是金屬粉塵殘留在氣室內(nèi)，在設(shè)備安裝前需對設(shè)備、零部件、連接面等進(jìn)行徹底的清理。現(xiàn)場主要采取以下措施來進(jìn)行控制：（1）所有擦拭所用的材料顏色必須為白色，且不會對擦拭表面造成損壞的材料；（2）清理流程控制，首先用吸塵器對需清理的表面進(jìn)行初步清理，然后采用干擦拭布進(jìn)行清理，最后再采用擦拭布浸乙醇或丙酮至手感到潮濕后對需清理面進(jìn)行清洗，并且根據(jù)臟污程度更換擦拭布，直到擦拭布上看不到污穢為止；（3）清洗順序，對母線筒內(nèi)部，按照牛頭導(dǎo)體、梅花觸頭座、絕緣支持臺、殼體內(nèi)部的順序進(jìn)行逐步清理。對梅花觸頭座內(nèi)的清理給予特別關(guān)注，以防內(nèi)部殘留金屬導(dǎo)電顆粒；（4）對電極表面有毛刺或刮傷的地方，采用500號的砂皮紙對這些部位進(jìn)行打磨來清除毛刺及修復(fù)刮傷部位，以保證整個電極表面的圓滑度。

4.1.4 主回路電阻測量。為了更加有效地檢查各段主回路的安裝質(zhì)量，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，本工程主回路電阻采用分段的方式進(jìn)行測量?？偣矂澐至?3段，第一、二間隔各4段，第三間隔3段，第四間隔6段，第五間隔6段，母線1M、2M各5段。

4.1.5 主回路工頻耐壓試驗(yàn)。作為檢查GIS本體內(nèi)是否含有導(dǎo)電介質(zhì)、是否存在異常的電場結(jié)構(gòu)等內(nèi)在質(zhì)量的重要手段，試驗(yàn)包括老練試驗(yàn)（凈化試驗(yàn)）和耐壓試驗(yàn)兩個階段，其中第一階段的老練試驗(yàn)是在耐壓試驗(yàn)前進(jìn)行，其主要目的有兩個：（1）將設(shè)備中可能存在的活動微粒遷移到低電場區(qū)域；（2）通過放電燒掉細(xì)小的微?；螂姌O上的毛刺、附著的塵埃等，試驗(yàn)電壓值為額定相對地電壓（146kV），試驗(yàn)時間5min。第二階段為耐壓試驗(yàn)，首先升壓至1.73倍的額定相對地電壓（252kV），并保持3min，無異常后上升到現(xiàn)場交流耐壓額定值（368kV），并保持1min。無擊穿現(xiàn)象，即表明試驗(yàn)通過。

4.1.6 局部放電測量。作為對耐壓試驗(yàn)的一個補(bǔ)充試驗(yàn)內(nèi)容，有助于檢查GIS內(nèi)部多種絕緣缺陷。此測量工作安排在工頻耐壓試驗(yàn)之后進(jìn)行。要求放電量不超過3pC。

4.2 密封性控制

根據(jù)以上分析，引起密封性能欠佳的主要原因是靜密封面的密封處理不到位，包括：（1）密封面光潔度不夠，存在毛刺；（2）O型圈破損或采用了已經(jīng)老化了的O型圈；（3）密封膠涂敷不滿足工藝要求；（4）密封法蘭面對接錯位；（5）螺栓緊固力矩不滿足要求。為達(dá)到密封的要求，現(xiàn)場主要采用以下措施：

4.2.1 對接面清潔度控制，根據(jù)4.1.3的流程完成對接面的清洗工作。

4.2.2 O型圈質(zhì)量控制。O型圈作為GIS密封面的重要輔件，其質(zhì)量的好壞直接影響密封的效果，因此必須對O型圈的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。首先，所有已經(jīng)使用過的O型圈嚴(yán)禁再次使用；其次，有破損的或是已經(jīng)過質(zhì)保期的O型圈嚴(yán)禁再次使用。

4.3 法蘭面防鹽霧腐蝕控制

為保證法蘭面的防鹽霧腐蝕，本期工程對室外部分GIS設(shè)備的法蘭面在密封性處理的基礎(chǔ)上，增加了法蘭面加注密封脂與涂敷防水密封膠的工序。

5 結(jié)語

GIS設(shè)備安裝質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到GIS設(shè)備今后的運(yùn)行可靠性。從三門核電一期252kV GIS安裝工程實(shí)施情況及目前的運(yùn)行情況來說，通過對以下方面的要點(diǎn)進(jìn)行有效的控制，可以很好地保證GIS設(shè)備最終的安裝質(zhì)量：（1）針對內(nèi)部放電問題，通過確保安裝環(huán)境的清潔度，保證安裝過程中設(shè)備的清潔度，控制設(shè)備的安裝精度，并采用老練試驗(yàn)來進(jìn)一步凈化GIS內(nèi)部微小顆?；蚧覊m。最后通過主回路電阻測試、主回路工頻耐壓試驗(yàn)以及局放試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，從而可以在設(shè)備投用前很好地解決GIS內(nèi)部放電的問題；（2）針對密封問題，首先控制環(huán)境及法蘭面的清潔度，其次確保根據(jù)不同尺寸的法蘭面選擇相應(yīng)規(guī)格的全新的密封圈，然后根據(jù)不同的法蘭面結(jié)構(gòu)來確定采用不同的密封脂完成對接法蘭面的密封脂涂敷，接著采用定位銷對法蘭面進(jìn)行精準(zhǔn)對接，隨后采用力矩扳手按照一定的螺栓緊固順序完成法蘭面螺栓的緊固工作，最后通過氣體密封性試驗(yàn)與SF6氣體含水量的測量進(jìn)行驗(yàn)證，從而保證GIS各個氣室的密封性，保證GIS長期穩(wěn)定地運(yùn)行；（3）針對法蘭面防鹽霧腐蝕問題，在保證法蘭面密封的基礎(chǔ)上，通過對法蘭面進(jìn)行注脂，最后將法蘭合縫面用防水膠進(jìn)行密封的方式完成整個法蘭面的防鹽霧腐蝕處理。

參考文獻(xiàn)

[1]詹英軍.GIS母線現(xiàn)場安裝的關(guān)鍵控制分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù)研究，2006，2（6）.

[2]電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB 50147-2010）[S].

（責(zé)任編輯：陳 潔）