一起220 kV GIS 刀闸气室漏气处理与工艺

罗晓鸿，谢万军

（贵州乌江水电开发有限责任公司思林发电厂，贵州铜仁 565109）

0 引言

GIS（Gas Insulated Substation，气体绝缘全封闭组合电器）普遍应用于发电厂的升压站，主要是汇聚发电机组产生的电能，并将电能输送到电网中。

思林发电厂（以下简称“电厂”）位于贵州省东部境内乌江干流河段，电站总装机1050 MW（4×262.5 MW），多年平均发电量40.72 亿千瓦时。电厂220 kV 开关站GIS 型号为ZF11-252（L），额定电压252 kV，额定电流3150 A，主要由两组共箱母线、断路器、隔离开关、互感器、套管、汇控柜等组成，绝缘介质为SF6气体。其中，断路器气室额定气压0.60 MPa，隔离刀闸及其他气室额定气压0.45 MPa。220 kV GIS 室设备共计9 个间隔、60 个气室，其中1#主变高压侧间隔2113 隔离刀闸气室为本次漏气处理气室。

1 SF6 漏气情况

2011 年8 月，电厂巡视人员通过GIS 间隔气室SF6密度继电器发现，2113 隔离刀闸C 相气室SF6气压低于标准值范围0.45 MPa，通过定期记录对比分析，判断该气室可能有漏气现象。专业维护人员用TIF XP-1A 型SF6气体检漏仪探测，确定漏气点位于1#主变压器高压侧2113 隔离刀闸C 相间隔，即C相刀闸波纹管法兰与盆式绝缘子连接处（图1）。

从发现漏气至本次处理前，维护人员通过补气的方式进7次补气，以满足运行要求。根据电力技术监督细则中对高压开关设备的规定，对于SF6气体绝缘的电气设备，压力指示值应在正常范围内，压力降低一定要查明原因，不得以随时补气代替查找泄漏点。GIS 长期漏气，空气中的水分子进入气室内，会增加微水含量，影响设备的绝缘和灭弧性能，严重时可能会发生绝缘事故。

经分析，C 相波纹管和盆式绝缘子接触面存在缺陷的可能性较大，要彻底查找处理漏气点，必须对该气室进行解体检修。本次结合1#发变机变压器组A 级检修，对该部位进行处理。

图1 C 相气室漏气部位

2 处理过程及原因分析

GIS 各间隔内部及导体电连接结构复杂，对检修拆装流程和处理工艺要求较高，电厂从2009 年投产至今，从未进行过GIS 解体检修。检修处理过程和工艺需严格按照规范和设备厂的要求进行（图2）。

图2 2113 隔离刀闸C 相气室漏气处理流程

2.1 方案及现场准备

按检修停电方案进行，并准备好处理漏气的专用工器具和材料，包括SF6气体回收装置、微水测试仪、检漏仪、SF6气体、高纯度氮气、波纹管、密封备品和防护用具等，作业前环境温湿度应满足湿度≤80%、温度＞5 ℃。

2.2 隔离刀闸外部机构拆除

首先拆除2113 隔离刀闸及其两侧接地刀闸的外部操作机构连杆和传动轴，拆除SF6密度继电器及测量管路，继电器底座接口为顶针式，拆开后底座会自行密封不会泄漏SF6。

2.3 回收SF6

SF6气体经电弧作用时会发生分解，因此回收作业应当做好防护措施。本次检修需要对漏气部位前后相邻的211 断路器C 相气室、2113 隔离刀闸C 相气室（两侧地刀为同一气室，采用活盆连接）、220 kV C 相高压电缆终端气室进行气体回收，3 个气室内有分段连接的C 相主回路导体。首先将2113 隔离刀闸C相气室回收至零表压，电缆终端气室回收至零表压，211 断路器C 相气室回收至额定压力的1/2 即0.3 MPa（为防止断路器气室和拆开的气室压差过大造成密封式盆式绝缘子损坏变形）。回收完毕后并抽真空，向2113 隔离刀闸气室和C 相电缆终端气室充入高纯度氮气至0.1 MPa 与大气压平压，再用工具顶开气室充气接头阀顶针，打开密封盖。

2.4 2113 刀闸间隔拆解

间隔分步拆解前，需将筒体内的主回路导体脱离，方能进行起吊和后续拆解。拆解步骤如下：

（1）首先应拆除电缆终端筒体后侧密封盖板，将电连接导体取出，其次拆开电缆终端筒体上部盖板，再拆电缆终端筒体底部与支撑座的连接螺栓，最后将电缆终端筒体整体缓慢斜向上吊离，筒体内电缆终端为环氧树脂绝缘部件，避免起吊筒体时发生碰撞，需做好保护。

（2）将C 相高位刀闸两侧的主回路导体取出，缓慢用GIS检修桥机起吊至合适位置。

（3）拆开漏气部位的波纹管、盆式绝缘子和密封并检查。

2.5 漏气部位查找分析

拆下2113 刀闸气室邻近的接地刀闸盆式绝缘子和波纹管，盆式绝缘子未发现裂纹和明显异常，对盆式绝缘子与波纹管法兰面之间的密封进行检查，发现密封表面有一小截丝线附着（图3）。取下丝线发现密封附着面有凹痕，由此可以判断漏点部位为密封圈受损导致，该漏点处于盆式绝缘子正中右侧，符合气密性检测的漏气现象，分析原因为GIS 安装时期，未将密封表面处理清洁，长期运行后导致密封圈被压出凹痕，导致发生漏气。

图3 波纹管与盆式绝缘子间缺陷密封圈

2.6 间隔恢复

更换各法兰面密封圈，其中主变高压侧电缆终端气室底部与环氧树脂接触面的双重结构密封均需更换，按照流程3.4 要求逆过程恢复各部位电连接和检修气室。

2.7 修后测试

测量拆解部位电连接回路电阻值为450 μΩ，满足要求，各部连接正常。

2.8 充装SF6

气室密封之前先更换气室分子筛，对新SF6气体和新N2（氮气）气体进行检测，微水测试需满足标准要求。气室充入氮气前先对气室抽真空，抽真空合格后充入99.999%氮气对气室进行干燥，静置24 h 后对气室气体进行水分测量，2113气室水分为45×10-6，电缆终端气室水分为54×10-6，水分合格后对气室氮气进行排空，排空后继续对上述两个气室抽真空5 h，真空度满足要求后再分别注入0.45 MPa 的SF6，211 断路器C 相气室注入0.60 MPa 的SF6，对所拆解的气室进行全面检漏。静置48 h 后对气室SF6气体进行微水测试，2113 气室为35×10-6、电缆终端气室为21×10-6、211 断路器气室为26×10-6，水分测试结果满足规程要求。最后将气室外部测量管路及表计恢复。

2.9 带电检查

在完成检修作业并验收通过后，对设备进行升压和带负荷试验，检查运行情况是否正常。投入运行后定期监测记录各气室压力，定期测量气室内SF6气体的微水含量。

3 处理工艺要求

3.1 密封处理工艺

本次漏气处理更换了盆式绝缘子、波纹管、各部位密封件，处理过程中应特别注意密封圈、密封槽和密封面处理。要求密封槽、密封面无毛刺、无划痕，密封圈装配时，将密封拉紧均匀涂抹一圈少量硅脂并装入密封槽内，应清除周围多余的硅脂，特别是密封圈内侧多余硅脂，应以清除。

3.2 抽真空要求

抽真空前应检查设备是否完好，特别注意回收装置的工作状态，确保管路无漏点。接好回收装置和真空泵，更换分子筛，抽真空，至少使真空度达60 Pa 以下持续4 h，静止4 h 后再抽真空2 h。充SF6气体时，应逐步打开减压阀，充气速度不宜过快。设备制造厂工艺要求与电力行标相比有一定区别，行标要求抽真空至133 Pa 开始计时，维持真空泵继续运行抽30 min 以上，再停泵关闭SF6气体回收装置，静置30 min 后读取真空度A，再静置5 h 后读取真空度B，如果B-A＜67 Pa（极限133 Pa），则判断气室密封性良好。虽然说真空度越高越有利于除去水分，但有分析表明，当真空度达到133 Pa 后，再抽l h 以上就可去除水分，当然抽真空时间还与气室体积，回收装置功率有一定关系。

3.3 气室和导体拆装工艺

气室内导体的电接触镀银面用百洁布沿轴线方向轻擦拭至表面光洁，并涂少许导电油。非镀银表面用沾有高纯度工业酒精的无毛纸擦拭干净。

电缆终端筒体底座连接部位螺栓应做好标记，电缆终端气室拆除后，220 kV 电缆头无支撑，此时可采取底部支撑的方式做好电缆终端头下坠措施。电连接部位恢复时应按标准用力矩扳手进行紧固，螺栓的规格为M8、M10、M12、M14、M16 时，其相应的电接触面螺栓拧紧力矩分别为18 N·m、25 N·m、45 N·m、80 N·m 和100 N·m。

4 结束语

以220 kV 2113 间隔漏气处理为例，较为详尽地描述了处理过程和工艺要求。GIS 设备其结构复杂、定期检修周期长，检修质量和工艺要求高，作为GIS 设备维护的主人，需要不断积累检修维护经验，提高设备故障处置能力，以保证水电厂的长周期安全稳定运行。