500 kV GIS电流互感器SF6微水含量超标分析与处理——以猴子岩水电站为例

陈伟林，钟 斌，秦知了

(国电大渡河检修安装有限公司，四川 乐山 614900)

猴子岩水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为地下式厂房，主变压器安装在地下主变压器洞内，500 kV开关站设在地面。电站以500 kV一级电压接入系统，500 kV侧系统共4回进线和5回出线，采用3串4/3方式接线。

猴子岩水电站GIS设备为平高集团产品，分两部分布置：地下主变洞500 kV电缆层及地面开关站GIS楼550 kV GIS层。GIS大部分布置在户内，仅出线部分装在户外。主要设备包括：断路器、电流互感器、隔离刀闸、快速接地刀闸、检修用接地刀闸、空气/SF6套管、母线、电压互感器、避雷器、电缆连接装置、伸缩节等元件。

此次微水超标气室属于该站1号主变单元，该主变自2017年11月投运以来，各设备运行正常，于2019年04月首次检修，检修过程中发现该主变高压侧500 kV GIS设备气室2GP7 C相(包含1台电流互感器、1段短母线)微水含量超过标准达到501.16 ppm，随后进行多次复测，微水含量测得值在499.60～501.20 ppm，数据见表1。

1 问题分析

1.1 技术数据及参数

500 kV电流互感器(连接主变压器和500 kV电缆的短段母线回路)

额定一次侧电流：3 000/1 500 A

额定二次侧电流：1 A

额定变比：3 000/1(1 500/1)

保护用绕组短路电流倍数Kssc：≥25

表1 部分气室压力及微水含量记录表

注：复测时只对2GP7C做了复测，因为该气室微水明显接近限值；2GP8、2GP9为对应相相邻气室。

保护用绕组暂态磁通倍数Kf：12

二次绕组间耐受工频1 min短时耐受电压：3 kV

二次绕组对地耐受工频1 min短时耐受电压：3 kV

绕组的匝间绝缘能在整个二次绕组两端耐受1 min过电压(峰值)： 3 kV

该气室SF6含气量：80 kg

1.2 原因分析及处理过程

1)SF6气体微水含量超标常见的原因。①SF6气体自身含有超量水分。SF6在制作过程中工艺流程把控不严造成微水含量超标，运输过程中保护不当导致空气进入、储存环境恶劣导致气体受潮。②设备内部零部件含有水分。电流互感器内部零部件较多，线圈及绝缘件等零部件等都含有水分，在制造或安装过程中会吸收空气中的水分，在真空处理的过程中很难全部析出这一部分，在设备运行过程中缓慢释放，造成SF6气体微水含量升高[1]。③设备充气时带入水分。在对设备气室进行充气操作时，作业人员未严格按照规范标准，对接头处理不干净、管路未用新气进行冲洗、管接头密封不严等让空气进入设备。④吸附剂(分子筛)带入的水分。吸附剂(分子筛)主要利用自身较强的吸附能力吸附设备内部潮气，但是不合格的吸附剂自身就可能带入水分，比如干燥不测底、安装前暴露时间太长等都可以带入水分[2]。⑤外环境水分透过密封不严处渗入。外界水分从密封圈及微孔向设备内部渗入水分。目前国内大部分GIS设备气室工作压力比外界压力高4～6倍，但外界水分压力是设备内部水分压力的近100倍，对密封的要求非常高。但是密封在满足SF6气体不泄露的情况下，这种水分渗入量较少，几乎可以忽略。

2)针对该气室设备做具体深入分析。通过查阅猴子岩水电站GIS设备SF6气体入站检测报告，显示SF6新气在充入设备前满足要求，且数据良好，对猴子岩水电站GIS设备所有气室微水含量初始值和检修值进行了查阅，所有气室初始微水含量均在100 ppm以下，检修过的设备气室SF6气体微水含量变化不大。部分电流互感器气室水分含量增长明显，其中2GP7三相气室微水含量均超过初始值的2倍以上，C相甚至超过《电力设备预防性试验规程》小于等于500 ppm的要求，微水含量变化异常的气室均含有电流互感器，而其他气室均正常，且数据良好，经过以上分析，认为SF6微水含量偏大为气室内电流互感器内部零件(CT)析出水分所致。对此进一步做了如下的具体分析。

猴子岩水电站500 kV GIS CT 出厂前的装配工作是在洁净干燥的厂房内进行的，CT装配过程水分控制流程如下：CT线圈接收→CT线圈、绝缘纸板、垫板接线盘烘干→CT总装试验后放入烘干间(75±5℃)烘干8 h以上→CT与断路器总装(不大于2 h形成封闭气室)→充入SF6气体48 h后进行检漏及水分试验→耐压对接(不大于2 h形成封闭气室)→耐压合格后存栈(不大于2 h形成封闭气室)。CT线圈出厂时其各项试验(含水分试验)是合格的。

按照安装工艺文件规定，现场CT线圈暴露在空气中的时间应控制在3 h内。但现场实际安装时电流互感器气室可能敞开时间过长，同时受地域影响现场环境湿度偏大，该CT安装环境正处于地下厂房，相对湿度较大，时间把控不严，导致CT线圈受潮。加之安装工期限制，在以上气室气体处理时水分控制时间偏短，CT线圈内的水分未得到充分释放。虽然现场安装后验收时微水含量试验也合格，但随着投运时间的延长和环境温度的升高，CT线圈内的水分逐渐充分释放，最终造成微水含量超标。

3)SF6微水含量超标处理步骤，见表2。

根据气体处理工艺以及微水含量超标处理方法，为快速达到微水含量处理目的，“更换分子筛+抽真空”是降低气室内微水含量最有效的手段(见图1)。在更换分子筛后抽真空时间越长、真空压力值越低，零部件内的水分越易逸出；另外真空状态下的必要静置，也可使零部件内水分充分析出。

表2 微水含量超标处理步骤表

图1 “更换分子筛+抽真空”降低气室内微水含量示意图

微水含量处置流程共设2个循环，若某个循环结束后的水分测量结果符合标准要求时(折算到20℃，≤100 ppm)，则不再进行后续处理循环，操作步骤直接跳转到步骤17。

2 处理结果及预控措施

2.1 处理结果

此次设备检修时间较短，主要对2GP7C相气室做了微水超标处理，在处理过程中严格按照步骤，每个步骤都记录了相关数据，共进行了2个循环的处理，静置48 h后测得2GP7C相气室微水含量为28.6 ppm，微水含量降低明显，相邻2GP8C相、2GP9C相气室微水含量分别为32.7、33.2 ppm，投运后1周，对2GP7C相气室微水含量做了检测，测得值27.7 ppm，微水含量超标问题得到了有效地处理，计划在后续设备运行过程中将加强巡回检查，定期做微水含量监测，及时掌握设备健康状况，确保设备安全稳定运行。

2.2 建议预控措施

1)选择适宜的安装条件。安装应选择适度较低的时候进行，干燥处理后的设备需抽真空保存，尽可能地减少设备暴露时间。

2)控制好气体质量。充气前检测SF6气体微水含量，充气管道应尽量短，管径尽量大，气室较大的可多点同时充气。

3)控制好设备质量。设备质量问题多出在密封件上，选择合格的密封件，严格控制接触面的工艺流程，均匀紧固连接螺栓，降低水蒸气进入风险。

4)及时更换吸附剂。设备运行中，吸附剂能够有效地的吸附设备零部件析出的水分，长期不更换可能饱和，达不到预期效果，运行一定时间后检修时应更换吸附剂，更换前做干燥处理。

5)做好气室压力及微水含量记录；记录数据做好趋势分析有利于判断设备气密性及微水含量发展趋势，通过趋势可以有效判断设备运行情况，及时发现设备潜在风险。

6)实时监控。利用在线监测装置对微水含量进行实时监测，建立GIS设备健康管理体系，一旦发现设备异常，及时采取有效措施，防止事故扩大，避免经济损失，杜绝人身伤害[3]。

7)电流互感器由于绕组匝间绝缘等材料有较强的吸水性，安装电流互感器气室，抽真空过程中建议从外部进行均匀加热提高气室温度，促进水分更好排出。

3 结 语

通过对该电流互感器气室SF6气体微水含量超标的分析与处理，设备在工厂制作过程中由于设施设备齐备，生产条件较为可靠，处理工艺控制严格，设备本身质量有保障，但是在设备安装过程中，现场安装条件很难掌控，受安装时限要求，部分工艺执行不到位是出现质量问题的主要原因。

基于此次设备故障及处理，以下4个方面值得思考：一是初始设计考虑周全，避免设备中途改型；二是计划周全，给设备生产及安装足够的时间，而且尽量留有时间裕度，以免出现安装条件变化造成时间不够；三是加强安装过程中工艺质量的把控，每个过程节点做好相关记录，确保有据可查；四是利用新技术，根据需要设计生产能够到现场免暴露组装的产品，避免内部零部件暴露吸潮。