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        GIS內(nèi)置特高頻傳感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行典型缺陷及預(yù)防措施

        2020-06-07 03:05:06王瑋周秀
        寧夏電力 2020年1期
        關(guān)鍵詞:檢測(cè)

        王瑋,周秀

        (國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司電力科學(xué)研究院,寧夏 銀川 750011)

        近年來(lái),氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(GIS)在電網(wǎng)中的裝用量逐年攀升,為確保在運(yùn)GIS設(shè)備的安全、平穩(wěn)運(yùn)行,國(guó)網(wǎng)公司十八項(xiàng)反措規(guī)定220 kV及以上GIS應(yīng)安裝內(nèi)置特高頻傳感器[1]。內(nèi)置特高頻傳感器主要有圓環(huán)型、圓板型等,檢測(cè)頻帶范圍300 MHz~3 GHz。隨著GIS內(nèi)置特高頻傳感器裝用量增大,且傳感器自身質(zhì)量良莠不齊,圓板型內(nèi)置傳感器質(zhì)量問(wèn)題引起懸浮電位缺陷[2];內(nèi)置傳感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,在長(zhǎng)期運(yùn)行工況下靈敏度性能下降[3]。由GIS內(nèi)置特高頻傳感器設(shè)計(jì)或密封墊工藝不良造成的漏氣故障占GIS設(shè)備故障比例較高[4]。

        1 GIS內(nèi)置特高頻傳感器漏氣缺陷案例

        1.1 密封墊圈未安裝到位缺陷

        2015年6月20日,對(duì)某330 kV變電站GIS設(shè)備開(kāi)展日常巡視時(shí),發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變A相出線(xiàn)氣室壓力表不正常,立即通知試驗(yàn)人員開(kāi)展SF6氣體紅外成像檢漏診斷性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)該氣室內(nèi)置特高頻傳感器接線(xiàn)盒處有SF6氣體泄漏現(xiàn)象,具體如圖1所示。

        圖1 內(nèi)置特高頻傳感器紅外檢漏

        GIS設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中,GIS氣室管壁出現(xiàn)漏氣的概率較低(僅砂眼時(shí)),重點(diǎn)應(yīng)對(duì)安裝密封墊或密封圈的部位開(kāi)展排查。根據(jù)圖1內(nèi)置特高頻局放傳感器紅外檢漏及圖2設(shè)備結(jié)構(gòu)綜合分析,該內(nèi)置傳感器在安裝過(guò)程中未完全與氣室管壁壓緊而存有微小細(xì)縫,造成該處密封墊圈未完全壓平整,造成該處SF6氣體泄漏[5]。

        圖2 內(nèi)置特高頻傳感器結(jié)構(gòu)

        1.2 蓋板與局放探頭盒間密封不嚴(yán)缺陷

        2017年1月10日,某330 kV變電站330 kV II母GM25 氣室報(bào)“GIS氣室低氣壓報(bào)警”信號(hào)?,F(xiàn)場(chǎng)核查發(fā)現(xiàn),330 kV II母母線(xiàn)C 相8號(hào)間隔氣室氣壓已降至0.25 MPa。經(jīng)檢漏儀測(cè)試,在內(nèi)置特高頻局放傳感器蓋板處發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象,其SF6氣體泄漏量>5 000×10-7mL/s,存在較嚴(yán)重的氣體泄漏現(xiàn)象。

        現(xiàn)場(chǎng)對(duì)拆下的局放蓋板進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)局放探頭盒表面有大量的銹跡,如圖3所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果,漏氣原因?yàn)樯w板與局放探頭盒間未進(jìn)行防水處理,且蓋板為水平布置。水平布置的局放探頭盒易積水,當(dāng)氣溫降至零度以下,積水的蓋板表面易結(jié)冰膨脹,可能導(dǎo)致局放探頭絕緣板受應(yīng)力,誘發(fā)絕緣板裂紋導(dǎo)致漏氣[6]。

        圖3 局放探頭盒表面大量銹蝕痕跡

        1.3 局放探頭和絕緣盆子間未密封缺陷

        2018年1月25日,某220 kV變電站45215出線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)低氣壓報(bào)警,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)隔離開(kāi)關(guān)45215-3氣室壓力為0.35 MPa(額定壓力0.40 MPa、報(bào)警壓力0.35 MPa)。檢修人員立即對(duì)45215斷路器及隔離開(kāi)關(guān)氣室開(kāi)展SF6紅外檢漏試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)45215-3隔離開(kāi)關(guān)C相分支外殼安裝的內(nèi)置特高頻局放傳感器蓋板處有漏氣現(xiàn)象,如圖4所示。

        圖4 60216斷路器氣室紅外檢漏成像

        1月28日,對(duì)隔離開(kāi)關(guān)45215-3的 C相氣室SF6氣體進(jìn)行回收,回收后將45215-3隔離開(kāi)關(guān)C相上部的GIS分支母線(xiàn)手孔打開(kāi),發(fā)現(xiàn)內(nèi)置特高頻傳感器的絕緣盆子有裂紋,此裂紋造成45215-3隔離開(kāi)關(guān)C相局放探頭的蓋板處漏氣,如圖5所示。

        圖5 局放傳感器內(nèi)部絕緣盆子斷裂

        漏氣主要原因?yàn)閭鞲衅鞯膬?nèi)部特高頻局放探頭和絕緣盆子間的連接處未安裝密封墊圈,導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程中水蒸氣進(jìn)入到局放傳感器,造成局放傳感器內(nèi)部探頭生銹,水蒸氣進(jìn)入絕緣盆子表面,隨著現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境溫度下降致使絕緣盆子脹裂[7-8],如圖6所示。

        圖6 局放傳感器內(nèi)部探頭生銹

        1.4 漏氣缺陷措施

        (1)密封墊圈未安裝到位缺陷。應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)工序的管控力度,并加大對(duì)安裝人員的培訓(xùn)力度,確保密封圈等關(guān)鍵部位的安裝質(zhì)量,確保設(shè)備在各類(lèi)環(huán)境中運(yùn)行平穩(wěn)。

        (2)密封不嚴(yán)及未密封缺陷。應(yīng)加大對(duì)內(nèi)置特高頻傳感器出廠時(shí)的氣密性試驗(yàn)檢測(cè)力度。同時(shí),制造廠應(yīng)提供由環(huán)境溫差造成密封圈伸縮量的計(jì)算報(bào)告,確保設(shè)備在極寒等惡劣工況下不發(fā)生因密封問(wèn)題造成的設(shè)備缺陷。

        2 GIS內(nèi)置特高頻傳感器懸浮放電缺陷案例

        2.1 缺陷概述

        2016年4月7日,對(duì)某±800 kV換流站開(kāi)展投運(yùn)后1個(gè)月內(nèi)首次例行帶電測(cè)試時(shí),特高頻局放檢測(cè)發(fā)現(xiàn)330 kV GIS II母B相(33211隔離開(kāi)關(guān)間隔)有異常的放電信號(hào)。

        2.2 特高頻局放檢測(cè)情況

        檢測(cè)到異常的特高頻局放信號(hào)后,立即接入同步信號(hào)源,對(duì)該異常信號(hào)相位進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。在圖7的PRPD及PRPS發(fā)現(xiàn)工頻周期內(nèi)呈現(xiàn)兩簇(即一大一小)明顯的放電脈沖信號(hào),初步判斷存在疑似的懸浮放電信號(hào)[6]。

        圖7 特高頻局部放電圖譜

        2.3 超聲波局放檢測(cè)情況

        為進(jìn)一步確定該疑似懸浮放電信號(hào),對(duì)330 kV GIS II母B相(33211隔離開(kāi)關(guān)間隔)附近開(kāi)展超聲波局部放電檢測(cè),并檢測(cè)到異常超聲波局放信號(hào),圖8的連續(xù)圖譜表征為100 Hz相關(guān)性大于50 Hz相關(guān)性,圖9的相位圖譜表征為1個(gè)工頻周期內(nèi)呈現(xiàn)兩簇信號(hào),綜合判斷該處存在懸浮放電缺陷特征[9]。

        圖8 超聲波局部放電連續(xù)圖譜

        圖9 超聲波局部放電相位

        2.4 時(shí)差定位法

        對(duì)于存在的懸浮電位放電信號(hào),運(yùn)用時(shí)差定位法進(jìn)行精準(zhǔn)定位,①、②、③分別代表圖10中GIS的A、B、C相,圖11可知①的特高頻信號(hào)超前②和③的特高頻局放信號(hào),此懸浮放電信號(hào)位于①處,該處為內(nèi)置式特高頻傳感器布置點(diǎn)[10-11]。

        圖10 特高頻傳感器布置

        圖11 各特高頻傳感器時(shí)差定位法

        2.5 原因分析

        經(jīng)帶電測(cè)試的局放圖譜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的檢查,該異常缺陷是由GIS設(shè)備的內(nèi)置特高頻傳感器外接信號(hào)接口的安裝工藝不良造成的懸浮電位放電。

        2.6 懸浮放電措施

        根據(jù)懸浮電位放電原因,結(jié)合內(nèi)置傳感器自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在不改變傳感器原有結(jié)構(gòu)的前提下,通過(guò)在內(nèi)置特高頻傳感器連接法蘭與接口座增加等電位連接線(xiàn),消除本案例懸浮電位缺陷。

        3 結(jié) 論

        (1)特高頻內(nèi)置傳感器在變電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中最突出的問(wèn)題為漏氣和懸浮電位放電缺陷,且漏氣缺陷占比較大。這兩類(lèi)缺陷主要與制造廠的生產(chǎn)工藝及寧夏地區(qū)極寒等極端天氣關(guān)系較大,廠家應(yīng)加大極寒等運(yùn)行工況下傳感器狀態(tài)研究工作,運(yùn)行單位應(yīng)加大極寒等極端天氣下的設(shè)備巡視力度,有必要時(shí)可借助SF6紅外檢漏測(cè)試儀等先進(jìn)設(shè)備開(kāi)展巡視,便于快速、精準(zhǔn)查找漏氣部位。

        (2)特高頻局放檢測(cè)易于捕捉懸浮電位放電信號(hào),有時(shí)也受其它干擾信號(hào)的影響,應(yīng)與超聲波局放檢測(cè)相結(jié)合排除干擾信號(hào),時(shí)差定位法有助于在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的電磁場(chǎng)環(huán)境下精準(zhǔn)定位缺陷位置,需綜合運(yùn)用各種帶電檢測(cè)手段來(lái)查找設(shè)備缺陷。

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