全封閉式組合電器(GIS)及SF6充氣設(shè)備漏氣的主要原因,現(xiàn)場處理設(shè)備泄漏SF6氣體的方法。
一、簡介
我公司330kV古浪變電站采用西安高壓開關(guān)廠GIS封閉式組合電器, 330kV涼州變、330kV雙灣變、330kV東大灘變、330kV金昌變均使用河南平高集團(tuán)LW10B-363系列開關(guān)、750kV河西變330kV采用型號為 HPL420B2廠家為北京ABB高壓開關(guān)設(shè)備有限公司SF6開關(guān),750kV則使用西安高壓開關(guān)廠750kV罐式斷路器。在近年的運(yùn)行過程中,GIS封閉式組合電器、SF6充氣設(shè)備優(yōu)良的性能,得到了充分證明。然而,隨著運(yùn)行年限的增長,設(shè)備逐漸出現(xiàn)泄漏SF6氣體的問題。如330kV古浪變1120備用間隔有SF6氣體氣體微露現(xiàn)象,大約2個月就需要補(bǔ)沖SF6氣體一次。
SF6氣體是一種無毒、無色、無味,化學(xué)性能極穩(wěn)定的物質(zhì),具有良好的電氣絕緣及優(yōu)異的滅弧性能,其耐電強(qiáng)度為同等壓力下氮?dú)獾?.5倍,擊穿電壓是空氣的3倍,在0.25MPa下與油的擊穿電壓相等,在中等壓力、同等條件下電暈放電的起始電壓是空氣的2倍,是世界上目前最優(yōu)良的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì),現(xiàn)廣泛應(yīng)用在SF6斷路器、SF6組合電器設(shè)備(GIS)、SF6電流電壓互感器及小容量的變壓器等。
采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)的全封閉組合電器(GIS),各電器元件都是標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立結(jié)構(gòu),由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、檢修接地開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、出線套管、電纜頭等組成。具有不易著火、占地少、性能可靠、檢修周期長、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),作為室內(nèi)變電站主要開關(guān)設(shè)備被國內(nèi)外廣泛采用。GIS對材料、加工工藝、裝配等要求較高,尤其是對氣體密封性的要求更嚴(yán),年漏氣率一般要求小于1%。每一隔室的SF6氣體壓力都有一定的要求,若壓力過低,開關(guān)設(shè)備的電氣絕緣及性能將受到直接影響。因此,GIS每一隔室都裝有氣體密度繼電器,當(dāng)設(shè)備的氣體壓力下降到一定值時,將發(fā)出報(bào)警,甚至閉鎖開關(guān)分合閘功能。為了檢修方便,裝有GIS的變電站常配有氣體回收處理裝置、SF6檢漏儀、微水量檢測儀及吸附氟化物和水分的吸附劑、烘干設(shè)備等。
二、SF6漏氣的危害
。1)SF6氣體泄漏造成GIS氣室內(nèi)的氣體壓力下降,將報(bào)警SF6氣體壓力低,甚至閉鎖開關(guān)動作,在發(fā)生緊急事故情況下,可能造成故障停電范圍擴(kuò)大。
(2)GIS漏氣造成氣室內(nèi)SF6微水含量增大,危害絕緣,影響滅弧,產(chǎn)生有毒物質(zhì),影響環(huán)境,有害健康。
為保證設(shè)備正常運(yùn)行,不得不定期補(bǔ)充SF6氣體。除所充SF6氣體自身所含微量水,充氣時亦可能將水分帶入設(shè)備內(nèi),外界環(huán)境中水分經(jīng)泄漏點(diǎn)進(jìn)入氣室,造成GIS內(nèi)SF6水含量增高。很容易在絕緣材料表面結(jié)露,造成絕緣下降,嚴(yán)重時發(fā)生閃絡(luò)擊穿。
含水量較高的氣體會在電弧作用下被分解,與水分產(chǎn)生多種水解反應(yīng),產(chǎn)生WO3、CuF2、WOF4等粉末狀絕緣物,其中CuF2有強(qiáng)烈的吸濕性,附在絕緣表面,使沿面閃絡(luò)電壓下降。HF、H2SO3等具有強(qiáng)烈腐蝕性,對固體有機(jī)材料和金屬有腐蝕作用,縮短設(shè)備壽命。這些化合物影響SF6氣體的純度,減少SF6氣體介質(zhì)復(fù)原數(shù)量,還有一些物質(zhì)阻礙分解物還原,滅弧能力大受影響。在電弧作用下分解成的化合物WO2、SOF4、SO2F2、SOF2、SO2等,均為有毒有害物質(zhì),而SOF2、SO2的含量會隨水分增加而增加,直接威脅人身健康,因此對SF6氣體的含水量必須嚴(yán)格監(jiān)督和控制,在檢修中應(yīng)嚴(yán)格檢查密封圈質(zhì)量、嚴(yán)格按工藝要求涂密封膠、放置密封圈、嚴(yán)格按力矩要求緊固螺栓。
。3)SF6氣體泄漏造成維護(hù)費(fèi)用上升。
三、SF6氣體泄漏的原因
1.漏點(diǎn)分布
GIS漏氣點(diǎn)分散,有氣室與儀表管接頭、焊縫處、本體砂眼等,漏氣最多的是艙位防爆部位,可緊固固定螺栓,但最徹底的處理方法只能是更換石墨密封圈,更換后若仍然漏氣,再更換。由于石墨密封圈質(zhì)量低劣,加之在抽真空時受負(fù)壓和充氣時正壓的損壞,在短時間內(nèi)能承受額定壓力,時間稍長就會破裂、漏氣。
2.密封結(jié)構(gòu)
在額定壓力下,密封圈本身是不承受壓力的,密封完全靠石墨密封,只有當(dāng)石墨密封墊破裂后,密封圈才承受壓力,石墨密封墊破裂應(yīng)為漏氣的主要原因。
3.結(jié)構(gòu)問題
斷路器轉(zhuǎn)換箱上局封倒角過大,壓縮余量不夠,損壞密封墊而漏氣,有時開關(guān)動作后墊圈破損或被彈出。
4.質(zhì)量問題
閥門、管道漏氣,本體有砂眼,屬于質(zhì)量問題,應(yīng)使用材料質(zhì)量較好的部件。
四、查找SF6氣體泄漏點(diǎn)的方法
1.巡視檢查
日常設(shè)備巡回中,記錄每一氣室的氣體壓力,與同一環(huán)境溫度下以前值相比較,若壓力值下降,可以判定有泄漏現(xiàn)象。詳細(xì)填寫氣室補(bǔ)充氣體記錄,定期查閱,如半年或三個月需補(bǔ)充一次應(yīng)引起注意(SF6氣體設(shè)備年漏氣量<1%)。
微水量測定分析中,若發(fā)現(xiàn)微水值超標(biāo)也可判斷此氣室有泄漏現(xiàn)象。巡視檢查中發(fā)現(xiàn)有刺激臭味,或自感身體不適等有可能發(fā)生大量氣體泄漏現(xiàn)象。
設(shè)備檢修后回裝抽真空時,若發(fā)現(xiàn)真空度長時間達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)判斷有泄漏現(xiàn)象并應(yīng)及時處理。
2.檢漏方法
。1)肥皂泡或密封膠檢漏法。此法適用檢漏運(yùn)行中的設(shè)備與泄漏點(diǎn)不大的地方。肥皂泡法對于較小泄漏點(diǎn)使用較優(yōu)。將肥皂水用刷子刷在可能泄漏的密封環(huán)節(jié),出現(xiàn)向外鼓泡的地方就是漏點(diǎn)。
(2)充SF6檢漏法。此法適用于新裝或檢修后重裝的設(shè)備,或運(yùn)行中用肥皂液檢不出的微小漏點(diǎn)。使用靈敏度為每秒8~10mL的測速SF6檢漏儀,可定量地確定漏點(diǎn)的漏氣速度,然后計(jì)算年漏氣量。
(3)真空監(jiān)視法。此法用于新裝或檢修后重新裝配的設(shè)備。先將回裝裝置及連接管抽真空,觀察20min確認(rèn)無泄漏后才能使用。打開設(shè)備側(cè)閥門,對設(shè)備抽真空,保持真空度4h。如果真空度下降值不超過規(guī)定值,則認(rèn)為設(shè)備無泄漏。
。4)綜合檢測法。根據(jù)現(xiàn)場情況綜合而靈活地使用各種檢漏方法,比如逆風(fēng)檢測,用風(fēng)扇向某一定方向吹風(fēng),再用便攜式檢測儀檢測SF6泄漏點(diǎn)。
3.重點(diǎn)檢漏位置
密封面,檢查緊固螺栓是否松動,緊固螺栓或更換密封件。焊縫,檢查焊縫是否泄漏,進(jìn)行補(bǔ)焊刷漆。壓力表,檢查壓力表接頭是否有泄漏,更換壓力表或密封件。瓷套管,檢查瓷套管是否破損,更換新瓷套管。
五、SF6氣體漏氣的處理方法
1.漏氣報(bào)警時的處理
SF6氣體壓力低報(bào)警時應(yīng)及時充氣,必要時可采取在線充氣。若SF6氣壓突然降至零,應(yīng)立即將該斷路器改為非自動,斷開其控制電源,并與調(diào)度和有關(guān)部門聯(lián)系,及時采取措施,斷開上一級斷路器(或旁路)以將該故障斷路器停用、檢修。
2.漏點(diǎn)處理
。1)GIS設(shè)備殼體上的砂眼漏點(diǎn)。用樣沖在砂眼周圍逐步向砂眼處沖,直到漏氣點(diǎn)消除。必要時應(yīng)更換相應(yīng)外殼。
。2)焊縫處的漏點(diǎn)?舍槍Σ煌馁|(zhì)的管道采用不同的焊條進(jìn)行補(bǔ)焊,焊接牢固且無虛焊。
(3)殼體與表計(jì)間連接回路上的漏點(diǎn)?砂延新恻c(diǎn)銅管拆卸后用氣焊重新焊接,經(jīng)檢查無泄漏后重新安裝。
。4)閥門中波紋管開裂處漏點(diǎn)。選用質(zhì)量較高的閥門進(jìn)行更換。
。5)石墨密封圈漏氣的處理。對于防爆膜部位的石墨及密封圈首先應(yīng)進(jìn)行更換。
綜上所述,在正常檢修和維護(hù)中,應(yīng)對SF6充氣設(shè)備加強(qiáng)設(shè)備巡視,加強(qiáng)設(shè)備檢測,發(fā)現(xiàn)問題及時按照正確方法處理,處理時應(yīng)按要求穿戴防護(hù)服,戴防毒面具,SF6氣體不得隨意排放,應(yīng)經(jīng)氣體回收裝置回收,檢修結(jié)束后應(yīng)洗澡,把用過的工器具進(jìn)行清洗。