封闭组合电器事故防范分析和安装方法研究

陈志远,李 燕

(1.中国电建集团河北工程有限公司，河北省石家庄市裕华区塔北路107号 050021；2.河北水利电力学院 电气工程学院，河北省沧州市重庆路1号，061001)

1 封闭组合电器简介

图1 封闭组合电器设备Fig.1 Gas-insulated metal-enclosed switchgear

封闭组合电器因可采用模块化的生产和安装方式，使其既可布置于室外，也可布置于室内或钢结构构筑物内，对运行环境要求低，适宜在粉尘污染严重的地区使用。

2 封闭组合电器设备安装特点

封闭组合电器主要采用模块化组装方式，因生产工艺可流程化，一般情况下110kV和220kV等级的设备每个间隔内的元器件都集成一个独立的模块，其核心部件在出厂前都已经在无尘车间组装形成独立单元，这样就大大减少了施工现场的安装工作，同时对提高设备整体质量起到关键作用。现场安装工作主要是将不同的模块单元之间的主母线进行导体和外壳的连接，以组成一个系统的完整设备，然后再进行外部控制和测量及保护回路接引及调试和传动工作，设备安装工作量相对于敞开式变电站要减少很多。

设备拼装工作完成后，最重要的工作就是对带电气室投运前要进行抽真空、充注SF6气体等处理工作，设备导体封闭运行对气室的洁净程度要求非常高，对气室内部环境要求比较苛刻，否则运行后容易因粉尘和微小颗粒存在导致导体放电或气室漏气。在室内布置的设备安装时要求室内墙面粉刷和装饰完成，地面处理等产生粉尘的工作完成，同时要对门窗进行封闭，以保证施工环境清洁。在室外布置的设备，安装时在工作区域需要搭设临时的防尘棚，通过加装除尘器等临时措施以满足工作环境要求。

3 GIS设备事故分类及防范措施

随着封闭组合电器应用越来越广泛，在技术逐渐改进和提高的同时，新的问题也随之出现。近几年相关设备事故的报道和文章逐渐增多，通过收集事故案例进行分析归纳，发生事故的主要原因包括设备状态无法直接监视，操作过程中仅评外部联动指示装置进行判断，缺乏直接的判断依据和安装过程中工作人员责任心不到位，操作方法不当造成设备带缺陷运行两种情况。下面就一些事故原因和改进方法进行详细的阐述。

案例一：因导体和主要带电部分封闭在外壳内部，设备开闭状态运行人员无法直观判断具体位置，设备分合闸不到位造成动静触头间放电或误动作

某电厂18年停机检修过程中，因隔离刀闸分闸不到位，但实际分到位信号已经反馈，在母线恢复正常送电过程中造成刀闸断口间隙拉弧，引起发电机送电，事故造成发电机密封瓦损坏，氢气外泄，引起汽机房爆炸事故。

本次事故发生的直接原因是在刀闸操作机构连杆断裂，在刀闸动静触头实际分开不到位的情况下，自动采集装置通过操作机构反馈的分闸位置信号上传至操作系统，相当于给系统传递了一个错误的位置信号，致使闭锁系统自动解锁，操作人员能通过控制系统正常操作。由于封闭组合电器全封闭的特点，运行人员无法从现场实际观察到刀闸的具体位置，仅有的判断方法就是就地指示牌的指示和位置远传信号。当操作机构零件出现脱落或刀闸绝缘拉杆断裂时，运行人员就无法准确判断设备内部刀闸动静触头的实际位置，给设备运行操作埋下很大的危险隐患。

为从根本上解决该类事故的发生，以满足“隔离开关在分开位置时，触头间有符合要求的绝缘距离和明显可见的断开点”的要求，能直接观察和见证刀闸开闭位置和确认是否操作到位，才能达到治标治本的效果。通过研究对比，在设备上需要观察位置装设工业监视探头，利用视频图像数据的采集和处理可以达到对设备内部状态进行直接监视的要求。为便于判断设备的准确位置，根据动触头动作行程，在每相动触头上标注不同宽度或颜色的分闸和合闸位置标准线，当三相的位置标准线同时处于监视范围内时，才可认为是操作已经到位，此种监视方法和视频设备的运用可以给我们提供直观的设备检测效果。此方法应用在旧设备改造时也方便操作，只需在设备外壳位置进行开孔并焊接视频设备固定底座后，将视频探头直接安装即可，焊接后对接口部位进行仔细打磨，并进行气压试验，合格后即可安装工业探头设备，此方法对原设备安全运行无任何影响；在新设备设备采购技术协议中可以明确的提出来要求安装图像监视装置，以提高生产过程中设备的安全性。

图2 工业摄像头安装效果Fig.2 Installation effect of industrial camera

案例二：220kV某站封闭组合电器，运行过程中按11PT电压不稳约为正常电压一半，内部有异响，解体后发现A相触头安装工艺差，导致接触不良产生放电间隙；110kV德能线116间隔局放测试中发现有间歇性局部放电信号，拆解后发现内部存在大量粉尘，造成悬浮放电，主要原因是在设备安装时设备内部粉尘清理不干净造成；某施工项目在冲注SF6气体前未按照标准要求进行成分和含水量分析，在冲注前未排净气体管道中的空气，导致在注气后进行含水量分析时严重超标。

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这三种类型事故都是由于安装和监护人员责任心不到位或安装方法错误而造成的设备损坏事故。为避免这些事故的发生，应该从以下几个方面加强管理和学习：

(1)安装前交底和学习

在安装前除了组织常规的措施交底外，也要组织专业技术人员交底和专项培训，虽然不同厂家在设备安装方法和形式上基本相同，但是各个厂家在细节都会进行不断的改良和创新，特别是在设备导体连接方法和外壳法兰密封方式上都有细小区别，因此在设备安装前必须都要由专业技术人员和设备厂家服务人员给施工人员进行交底和培训，对设备安装说明进行认真的学习。随着网络和电子办公的普及，应尽量采用视频课件和3D技术进行详细讲解。在安装施工过程中专业技术人员和设备服务人员要对安装过程进行全程指导,验收和记录，避免出现用错零件的情况。

(2)施工人员组织和分工

封闭组合电器设备安装连续性强，并且人员对安装要求和方法要有一个逐渐熟悉的过程，对安装施工人员配置要求要基本固定，特别是在组装阶段，要选用动手能力强和责任心强的人员配合专业技术人员进行导体穿装和外壳法兰面处理等细致工作，这些工作是决定安装质量的核心环节，稍有疏忽就会造成导体损坏和法兰漏气，因此责任心和操作能力都要具备才可以。除精细工作指定专人负责外在对接过程中还需要对其他人员有明确的责任分工，如导体和绝缘子清理，母线筒端盖拆除和清理，已安装的螺栓紧固等都需要分组负责，各司其责才能保证安装质量和进度。

设备安装固定后需要对每个气室进行抽真空和充注SF6工作。通过对气室抽真空可以检测气室的密封性能和泄漏水平，真空度及保持时间要符合厂家技术文件要求，真空泵组要有防止因为突然停止或误操作而引起真空泵油倒灌的措施。在充注气体前，应检查充气设备和管路清洁、无水分、无油污，还应利用SF6气体排出管路中的空气，以保证充入设备内气体的纯度不受污染。一套完整的封闭组合电器设备会有几十个气室需要进行处理，在真空处理和充注气体时要对每一个气室的状态进行详细记录，要求操作人员要充分掌握不同功能气室的数据要求，了解操作技巧和要领。气室处理和气体充注环节相对于设备组装工作要枯燥和繁琐，要求操作人员应具有足够的耐心与细心，才能保证整体工作的质量。

(3)重视验收和过程记录

封闭组合电器设备安装工作验收按照工作开展顺序一般分设备基础交安验收，到货开箱清点验收，安装过程验收和最终验收几个环节。工序交接时重点验收基础平整度，最大误差应控制在5mm以内，逐个验收每一个预埋接地块的接地电阻要符合设计文件要求；设备采用室内布置时要验收室内环境是否满足安装要求，门窗和预留孔洞都要采取临时封堵措施，防止风沙进入室内。安装过程验收重点检查导体件插入深度，每一段导体连接后要检测导体直阻符合厂家技术文件要求，检测过程要及时跟进；检查法兰平整度和胶圈安装质量及螺栓紧固力矩，法兰连接情况直接影响气室密封水平；最终验收需重点关注气室真空处理和气体充注记录，这是设备安全运行的关键指标，一旦存在未按要求进行处理的气室就会发生安全事故，引起设备损坏或人身事故。

在国家规范和验评标准上对具体记录方法和验收标准都写的比较简单，在这方面推荐按照设备厂的技术文件要求执行。技术文件要求会根据设备形式和特点对国家标准规范内容进行细化，每一项验收项目和标准要求都会在表格中详细开列出来，在安装过程中每进行一步操作都要对表格进行认真填写，这样既能反应安装时的真实情况，又能做到记录资料可追溯的目的。

4 结论

随着新技术的发展和广泛运用，跨行业技术融合已经成为主要趋势，通过本文对设备状态监控方法的改进和安装实施过程的论述，可以提高设备安装和运行质量。特别是通过对运行设备加装工业视频监控系统的改造，可及时发现因长期运行和频繁操作造成机构内部老化，进而产生的误操作事故，提高设备安全性，保证运行人员及相关系统的安全，对保障电网安全有实际的作用。