GIS设备气体泄漏缺陷查找及分析

吴凯迈，曹辉，万晓

（国网浙江温州供电公司，浙江 温州 325000）

GIS设备气体泄漏缺陷查找及分析

吴凯迈，曹辉，万晓

（国网浙江温州供电公司，浙江 温州 325000）

介绍某变电站GIS（气体绝缘全封闭组合电器）设备主变闸刀气室漏气的一般处理过程，通过反复多次充气处理判断出气室确实存在漏点，分析了内外部渗漏的可能，考虑到昼夜温差变化影响到不同材质的热胀冷缩，通过夜间红外检漏测试发现观察孔有机玻璃开裂，对其进行了密封处理。以此次缺陷为例，提出有关观察孔有机玻璃安装设计工艺要求，GIS 漏点提供防范措施及建议。

GIS（封闭式组合电器）；观察孔；SF6(六氟化硫)；红外检漏

GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘金属封闭开关设备”（Gas Insulated Switchgear)简称GIS，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体。

现场GIS设备检测漏气的方法主要采取定性检漏和定量检漏两种方法，定性检漏仅作为判断试品漏气与否的一种手段，是定量检漏前的预检。定性检漏有抽真空检漏和检漏仪检漏方法。定量检漏通常采用扣罩法挂瓶法、局部包扎法、压力降法等方法，现场最常用的是局部包扎法。

1 缺陷概况

220kV某变电站2#主变220kV侧主变闸刀气室是平顶山高压开关厂生产的ZF11-252kV系列SF6封闭式组合电器组件之一，此设备2010年4月出厂，于2010年9月份安装投产，至今运行时间为5年。2015年10月8日14时48分，该变电站上报2＃主变220kV主变闸刀气室低气压报警，一般额定压力为0.5MPa，报警压力为0.45MPa，即气压低于0.45MPa。

检修工区随即安排补气，并经检漏未发现漏点。随后1个月时间内又多次出现该主变闸刀气室压力报警，先后补气5次。

2 缺陷的查找

2.1 漏点分析与定位

如表1补气记录所示，短短1个月时间内的5次补气，可以判定此主变闸刀气室确实存在漏点，而SF6气体有可能是对外渗漏或者是对内部两侧间隔渗漏。首先检修班组对内部渗漏进行定量检漏，根据GIS结构与主变闸刀气室相连的内气室分别为母线气室和开关流变气室。查阅表计及运行记录，内部气室压力如表1所示。

表1 气室压力记录

通过表1数据记录，可见两侧压力在这1个月期间内未见明显上升，其气室内部盆式绝缘子密封良好，所以可以判定不存在内部渗漏现象，那么该主变闸刀气室本身就存在SF6气体对外渗漏点。检修班组分别采用肥皂泡、包扎、扣罩法挂瓶法、压力降法等检测方法，对气室所有法兰进行检查，却均未能发现漏点。

在此情况下，检修人员注意到10月间昼夜温差较大，根据经验判断是否有可能是冷缩引起夜间泄漏。以表1补气时间为基础结合温度变化进行分析，检修人员发现10月16日～21日期间有一股冷空气南下，10月21日～11月3日间温度变化相对10月8日～10月16日间要少。11月13日晚上21时左右，感觉户外温度明显下降后检修班组采用红外线检漏仪再次对该气室进行检测，发现了漏点。确定实际漏点为2#主变闸刀气室C相观察窗处，如图1所示。

2.2 泄漏危害分析

查找出2#主变闸刀气室C相观察窗漏气位置后，检修人员初步分析认为观察窗下面密封圈可能存在老化，如果密封圈得不到及时处理，可能造成设备事故。

图1 现场检测发现的漏点

（1）气体对外渗漏的同时水分渗入到气室，使内部微水超标，吸附剂饱和，绝缘材料表面容易凝露。造成绝缘下降严重时发生闪络，引起突然跳闸停电事故。

（2）如果密封圈发生严重劣化质变，在内部SF6压力作用下，观察孔有机玻璃有裂纹，水和灰尘等杂质将从裂纹处慢慢渗入、积聚，使泄漏电流增大，影响电场分布，当泄漏电流增大到一度程度时或系统发生过电压时，容易引起绝缘击穿，对地短路，造成2#主变近区短路事故。

3 缺陷的处理

工作前先对气室测微水，数据合格后脱开三相气联，使C相气室独立，减小缺陷处理范围。解体前外表检查：观察窗外表锈蚀严重，有机玻璃体中心偏下，死角处有隐蔽异样。

回收C相气室SF6气体至微正压后，解体观察窗，发现观察窗有机玻璃明显开裂，主裂纹四周布满细小裂痕，气室处密封槽有少许压痕，但密封条良好，无异物、老化、压痕等现象。

处理方式：装配、处理金属密封面用500目砂皮及百洁布打磨，无水乙醇清洗，吸尘器清扫，无纺布拆洗，更换C相开裂观察窗有机玻璃及内外密封圈，更换C相吸附剂及密封圈，并装配，抽真空3小时后补气至0.52MPa，静止后测露点合格。经长时间观察气室SF6压力保持不变。

4 缺陷原因分析

（1）安装工艺不到位，观察窗外压圈四周6只M8×30不锈钢螺栓未按要求均匀紧固，单边受力引起有机玻璃体产生裂纹。

（2）材料抗老化存在问题，仅仅5年时间，主裂纹四周出现细小老化迹象。

（3）有机玻璃观察窗设计结构有问题，凸台与密封面间存在应力点，受力后易发生开裂，即裂纹沿该圆弧沿面展开。

（4）气室外密封面法兰不平整存在压痕，有机玻璃体与压痕接触后产生应力。

（5）观察窗安装时位置未居中，观察窗压紧法兰与观察窗（有机玻璃）凸台接触，使该处出现应力，长期受力后引起开裂。

5 防范措施

（1）检漏时应注意不同材质间衔接部位检测，由于有机玻璃与铝法兰二者膨胀系数相差8倍左右，本案例中观察窗中有机玻璃存在缺陷情况下，当夜间温度下降有机玻璃出现收缩，在罐体内0.5MPa SF6压力作用下就出现了泄漏，白天气温上升有机玻璃出现膨胀，缺陷处收缩闭合，这是同类型检漏需注意的地方。

（2）加强对该类结构观察窗日常巡视力度，并列入C、D级检修制重点检查内容，必要时列入相关作业指导书检查内容。

（3）建议厂家对该观察窗结构（强度）作必要的改进。

（4）加强出厂验收、现场施工质量监督和投产前验收。

6 结语

SF6气体是迄今最理想的绝缘、灭弧介质，以其为介质而生产的GIS设备对气密可靠性是非常重要的。通过对上述一起缺陷的分析及处理，提供了分析解决相同类似漏气问题的参考方法，尤其是夜间检漏方式的分析，提供了一种新的思路，提高了现场检修人员现场实践能力。

[1]DL/T603—2006．气体绝缘金属封闭开关设备运行及维护规程[S]．

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[3]白宇涛．GIS 设备安装质量控制要点[J].电力自动化设备，2007: 3．

[4]罗学琛．SF6气体绝缘全封闭组合电器( GIS)[M].中国电力出版社．

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1671-0711（2017）01（下）-0049-02