浅析秦港110kV3#站GIS组合电器微水处理

陈辰

秦皇岛港股份有限公司电力分公司 河北 秦皇岛 066000

1 立项背景

秦港110kV3#变电站采用西门子生产的户内式GIS，双母线结构，包含2个进线间隔，2个出线间隔，1个母联间隔，4个测量保护间隔。绝缘气体为六氟化硫（SF6），断路器气室的额定压力为0.56MPa，其他气室的额定压力为0.45MPa。110kV3#站在2015年10月的检修中检查出GIS组合电器4个VT气室微水超标，微水含量分别为550PPm、562PPm、867PPm、854PPm。我们随即使用高纯氮气循环净化，然后充入全新SF6气体的方式进行处理[1]。而在随后的2016年5月的检修中检查出VT气室微水含量再度超标，4个VT气室微水含量依次为520PPm、600PPm、650PPm、550PPm。说明GIS设备在长期的运行中已产生泄漏缺陷，微水的持续超标对设备的安全运行造成了极大的安全隐患。（SF6气体微水含量在运行时标准为断路器气室＜300ppm，其他气室＜500ppm。）

2 技术方案

GIS设备的泄露部位主要包括法兰连接处、充气阀、气路连通管接头、二次压力表接头、拐臂盒轴封、筒体焊缝裂纹、绝缘子裂纹、进出线套管与法兰浇铸处、手孔盖、传动轴座轴封、附件砂眼和气室伸缩节接口等处。

我们首先采用定性分析查找GIS泄露点，用检漏仪探枪在VT气室表面1～2mm除缓慢移动，探枪在VT室法兰连接处发出报警。之后我们对发现漏气超标的部位用肥皂水对泄漏点进行涂抹，泄漏点发现泡沫，由此我们确认VT室法兰连接处为泄漏点。随后我们对GIS对VT气室进行了拆解，发现VT气室法兰槽加工过深和橡胶密封圈老化变形两处问题。

2.1 VT气室法兰槽加工过深

110kV3#站VT气室的连接螺栓为盲孔结构，螺栓垂直插入，上部孔径大，下部孔径小，且螺栓拧紧后外部未涂抹密封胶，盲孔深度约为70mm，连接螺栓长度为65mm，密封面盲孔连接螺栓与螺孔间有约5mm深空腔，安装时盲孔螺栓空腔部位未按工艺填充密封胶导致密封面失效。

发现缺陷后，我们对VT气室法兰螺栓进行了更换。在螺孔底部打入密封胶填充，将65mm螺栓更换为70mm螺栓，有效减少空腔体积，同时将螺栓打固定力矩，并在外围涂抹密封胶进行密封处理。处理后，我们持续对设备运行状态监视，未发现异常。

2.2 橡胶密封圈老化变形

VT室法兰接口处“O”形圈有明显老化变形痕迹，密封橡胶圈（O形圈）泄漏之所以经常发生是由于密封圈的质量问题。绝大部分GIS设备在刚投运初期密封性良好，但经过一段时间运行后，设备会发生明显泄漏现象，原因是橡胶材料的选材不良，绝缘性经过运行一段时间后下降所致。

我们对比了原厂所使用的氯丁橡胶圈与计划改用的三元乙丙橡胶圈性能，氯丁橡胶圈：耐热性能好、硬度高；三元乙丙橡胶圈：压缩率高、永久变形率低。

因为绝缘胶圈应用的PT气室不同于断路器气室，所以对温度的要求并不很高。密封胶圈的硬度高则密封接触力大，对密封性能的提高有一定的好处，但密封圈材料的硬度是把双刃剑，硬度越高，密封圈被压缩的应力将增大，加速了密封圈的老化，而110kV3#站本身就处于海边，处于一个易腐蚀环境，这将进一步加快绝缘胶圈的老化变形。在满足静密封结构单层O型密封圈基础压缩率25%的情况下，我们选择变形率低且不易老化的三元乙丙橡胶圈以替代原有氯丁橡胶圈，以减少GIS密封性能随运行年限增长而快速下降的问题。

GIS开关在装配完胶圈后，会在胶圈外侧涂抹脂类物质辅助密封。在密封槽外的对接面处涂抹适量的脂类物质，涂抹的量以对接面紧固后有少量挤出对接面为宜。由于脂类物质的填充，也起到了防止气体泄漏的作用[2]。

3 施工过程

螺栓及绝缘胶圈的安装：在现场安装时，先用500号或600号砂纸打磨处法兰理密封面，在处理窄小的密封面时在500号或600号砂纸打磨的基础上再用800号砂纸加工密封面上的漆膜。密封面打磨的轨迹一定为周向，防止出现径向划痕，在使用600号及更高号的水砂纸时用酒梳密封面处理好之后，要将其擦拭干净。在密封面处理完毕后，密封面光滑无粗糙感，无径向贯穿密封面的划痕，无凹凸不平。法兰对接前，按工艺要求对密封面和密封圈进行清洗，在清理干净的密封圈和密封槽内均匀涂少许真空硅脂，厚度不大于0.1mm。安放密封圈时，确认胶圈落槽完好后进行紧固。密封面的螺栓要用力矩扳手按照产品技术文件中规定的力矩拧紧，密封圈靠近大气一侧及其对应的法兰密封面上涂以密封胶。

对GISPT气室重新充气：将VT气室的气体回收至0bar；将VT气室抽真空至133pa以下，单个VT气室抽真空的时间大于2小时；将VT气室充入高纯氮气至3bar左右，静置12小时；将VT气室充入SF6气体至额定压力；静置24小时，检测PT气室中的水分值。

4 实施效果

在本次110kV3#站GISPT气室密封改造完成后，我们在5个多月的时间内对设备进行了持续的观察与检测，取得最新微水数据符合GIS气室微水含量的运行标准。

本次改造工程，投入少，拆除设备部件少，投入人力物力少，工作时间短，在处理六氟化硫设备微水超标问题上步骤清晰。在以SF6为绝缘介质的电气设备广泛应用于电力行业，通过本次改造所应用的思路可以有效地缩减针对SF6设备微水问题的检修维护时间，保证设备长期投入运行。

本次110kV3#站GISPT气室密封改造有效保障了110kv3#站的安全运行，延长了110kV3#站GISPT气室的密封时限，对七公司的安全、连续生产起到了重要的保障作用。