GIS设备SF6泄漏原因分析及改进

赵 航，刘汝明，周学涛

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

GIS设备SF6泄漏原因分析及改进

赵 航，刘汝明，周学涛

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

全封闭SF6组合电器（GIS）设备因为小型、无油化、安全性好、检修周期长、可靠性高等优点得到大力推广，近年来在电力系统中被广泛采用，具有良好的经济效益和社会效益。在GIS组合电器投入运行后，发现造成设备故障停电的重要原因是GIS设备SF6泄漏使气室压力降低导致瓷瓶击穿。分析一起GIS设备漏气原因，制定处理方案，并针对GIS设备SF6泄漏提出改进建议。

GIS设备；漏气原因；处理措施

0 引言

GIS设备是利用SF6优异的绝缘性能和灭弧性能，将断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、进出线套管等设备，经设计有机形成一个整体的组合电器［1-2］。GIS设备因气室压力大，对设备的密封性要求高，对生产、安装过程工艺要求严格，密封性不好就会出现泄漏［3］，造成设备临时性停电检修，从而严重影响设备稳定、可靠运行。

1 设备缺陷情况分析

500 kV变电站220 kV GIS设备型号：BAK824，设备生产日期：2004年7月，设备投运日期：2005-04-26。自2014年4月开关气室发出气压降低信号后，开始进行带电补气工作，补气时间间隔由夏季每2～3周补气1次到11月份每4天补气1次，补气情况如表1所示。经检查发现，需处理的部位位于断路器上方靠近-1、-2母线开关位置处，如图1所示，必须将双母线均停电方可处理，12月10日对该气室进行检修。

表1 220 kV 217间隔气压数据记录 MPa

充气时间 补充前压力 补充后压力2014-11-04 0.571 0.620 2014-11-09 0.572 0.620 2014-11-13 0.573 0.620 2014-11-18 0.577 0.620 2014-11-21 0.572 0.620 2014-11-25 0.579 0.620 2014-12-01 0.575 0.620 2014-12-06 0.571 0.620 2014-12-09 0.570 0.620 2014-04-29 0.586 0.620 2014-05-12 0.582 0.620 2014-05-28 0.577 0.620 2014-06-14 0.579 0.620 2014-06-26 0.583 0.620 2014-07-11 0.586 0.620 2014-07-26 0.582 0.620 2014-04-15 0.581 0.620 2014-04-29 0.620 0.586

图1 待处理间隔示意

图2 气室压力报警示意

由表1可以直观看出带电补气频率逐渐频繁，已不适合继续进行维护工作，急需大修处理。由图2可以看出，压力下降至0.55 MPa时会发出报警，0.5 MPa时会闭锁开关，造成安全事故，在充气时压力已明显较夏季低了0.01 MPa，检修人员使用红外成像SF6检漏仪查找出设备具体漏气位置，通过对该处法兰进行包扎法定量检漏，经过5 h包扎检漏，测量漏点处SF6体积分数超过1 000 μL／L，而正常位置均小于10 μL／L，根据规程，SF6体积分数在30 μL／L以下为合格。现场泄漏位置如图3～4所示。

图3 SF6泄漏位置实物

图4 红外检漏图像

正常气室气隔SF6气体漏气率每年应小于1%，该气室额定压力为0.60 MPa，即每年不应下降超过0.03 MPa，而通过对该气室SF6密度继电器的压力记录，气室压力每天下降约0.006MPa，为正常值的35倍。

2 原因分析

变电站用GIS法兰连接处有多层防漏措施，首先是左、右法兰紧密对接，法兰对接面光滑平整，对接处受力均匀、紧密［3］。在法兰两对接面之间有气密性O型密封圈，密封圈上涂抹硅脂，保证安装时不划伤，加强气密性。密封圈外有环形防水胶腔，在防水胶腔内注入密封防水胶，使密封圈同外部隔离［4］。外层涂抹防水胶密封。在打开对接法兰后发现，注入防水胶腔内的密封胶未充满，如图5所示。外界水分由注胶孔渗入，入冬以后气温下降，胶槽内水分晚上结冰膨胀，白天融化，长此以往，密封圈逐渐龟裂、发粘，失去密封作用，导致气室漏气。老化的O型密封圈如图6所示。

图5 带密封圈的下法兰

图6 老化的O型密封圈

3 处理方案

2014-12-11对漏气开关气室进行消缺处理，漏气问题主要出在端盖法兰处的密封不严，对问题部件进行更换。

3.1 气室处理

处理前先对待处理回路进行直流电阻测量，测得-1开关带母线回路电阻为195 μΩ，-2开关回路电阻为203 μΩ。

对开关气室及母线-1、-2开关气室进行回收气体至133 Pa以下，对其余相邻气室进行降压至0.2 MPa。

对间隔进行拆除，并做好标识，对CT对接面拆开的同时冲入氮气，进行气室干燥，防止气室受潮。

更换A相接地端子，更换密封盆式绝缘子、密封圈，打磨对接法兰，重新安装，同时更换吸附剂，分子筛，确保气室内部干燥。

气室抽真空，先抽至133Pa以下，保持压力30 min以上，关闭真空泵阀门，2 h后查看气室压力升高不超过67 Pa，判断抽真空合格，然后充入SF6气体。

气室压力补充至0.62 MPa，记录下此时气室的压力值。

对维修气室测量带母线回路电阻，测试A相-1开关回路电阻为197 μΩ，A相-2开关回路电阻为202 μΩ，母线对接合格。

对维修气室进行耐压试验，施加346 kV交流电压合格。同时进行局部放电测试合格。

对维修气室做红外检漏，确保无漏气。24 h后对气室进行微水测量，测得断路器气室微水为43 μL／L，低于大修后技术标准 150 μL／L，－1开关气室为59 μL／L，－2开关气室为57μL／L，低于大修后技术标准300 μL／L，可以投运，观察气室压力，无明显下降。

对处理间隔注入密封胶，涂刷相色漆。

3.2 气室处理注意事项

为确保气室内部洁净，在打开连接法兰后应迅速将打开面包封住，气室封包如图7所示。

图7 包封后的法兰面

对气室处理的速度要快，气室长时间暴露在空气中会使大气中尘埃和水分混入GIS内部，容易造成局部放电，允许打开时间小于5 h。

在处理前要先进行回路直流电阻测量，用于处理后的对比。导体对接后要在进行抽真空前测量带对接导体回路直流电阻，因为抽真空和气室充气时间长，避免气室冲入压力后对接电阻过大造成返工。

图8 待更换的分子筛

检修泄漏点同时要更换气室内起干燥作用的分子筛，如图8所示，分子筛一般放置在GIS的拐弯处，可以吸附水分和杂质，吸附量可达自身重量的22%，在长时间运行后吸附量会逐渐饱和，分子筛必须在停电回收SF6气体后才可以更换，此时应及时更换。

导体对接时注意辅助连接头是可以旋转的，在导体紧固时要防止导体转动，导致接触不良。GIS导体及其辅助触头如图9所示。

图9 GIS内的导体辅助接头

4 改进建议

严抓GIS安装工艺质量，在设备现场安装时，对本体、盆式绝缘子、密封件必须要严格检查，现场安装一定要谨慎细致，严格按照工艺要求，保证各个接触面的连接紧密，对O型密封圈表面涂抹硅脂，严控注胶工艺［5］，保证胶腔内充满密封胶。

在运行巡视中，要细致开展设备巡查，特别在冬季室外气温低的情况下要加强巡视，及时发现设备异常，防止事故发生。

因为该站220 kV GIS设备在现场安装时出现防水密封胶注入不充分问题，导致在运行多年后时常发生SF6泄漏现象，应结合停电对设备进行整体大修，打磨掉旧的密封胶，更换密封盆式绝缘子，重新注胶密封，杜绝泄漏现象。

对发生压力降低气室要重点关注［5］，及时进行检漏，查找泄漏点应认真使用SF6气体检漏设备，分段仔细检查，重点检查法兰对接面、盆式绝缘子、密度继电器以及气室联通管部位。GIS设备年漏气率国家标准为不超过1.0%，但现场进行SF6检漏时，由于气室体积难以计算，不方便直接看出气室年泄漏率。因此在运行维护中，只要出现有气室压力降低现象，就应该引起高度重视。

5 结语

GIS组合电器目前应用十分广泛，500 kV超高压和1 000 kV特高压变电站均已采用，在自动智能化、小型化、运行检修方面较敞开式设备有着较大优势，但由自身制造质量、安装工艺、密封件老化等原因［4］，设备难免发生泄漏缺陷。为提高 GIS设备密封性能，提高设备稳定性，通过采取多种措施保证设备不发生泄漏，保持安全稳定运行是十分必要的。

［1］袁镜江.一起GIS设备漏气缺陷的处理和分析［J］.电气开关，2013，51（2）93-96.

［2］杨振宇，何正兴，俞澄一.晋陵变220 kV GIS的漏气检修及其相关问题［J］.高压电器，2010，46（6）93-97.

［3］周义博，万四维，曾宪文，等.一起220 kV GIS漏气及盆式绝缘子破裂原因分析［J］.广东电力，2012，25（9）：118-121.

［4］刘东亮，贺志炜.GIS（全封闭组合电器）常见漏气原因及预防措施［J］.湖南水利水电，2011（6）：75-76.

［5］张守勋，邓科，张舜，等.500 kV GIS设备漏气原因分析及改进工艺［J］.湖北电力，2014，38（2）：58-60.

Cause Analysis and Improvement Suggestions of the SF6Leakage for GIS Equipment

ZHAO Hang，LIU Ruming，ZHOU Xuetao
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The gas insulated switchgear（GIS）has been widely used in electric power system for the past few years.The equipment has the advantages of small，oil free，security，long maintenance cycle and high reliability，good economic and social benefits.However，some reasons have led to the equipment break down while working.One of the important reasons is the leakage of SF6 in GIS equipment.The leakage will decrease the gas pressure of air chamber，and result in porcelain breakdown.In this paper， causes of gas leakage are analyzed， the treatment scheme is completed， and improvement suggestions of reducing gas leakage are proposed for GIS equipment.

GIS equipment；causes of gas leakage；treatment measures

TM595

A

1007－9904（2017）02－0067－04

2016-10-26

赵 航（1987），男，工程师，从事变电一次检修工作。