余祖良

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

淺談500 kVGIS設(shè)備故障診斷與維護(hù)

余祖良

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 天臺(tái) 317200）

針對(duì)500 kV GIS設(shè)備運(yùn)行年久后，出現(xiàn)斷路器操作機(jī)構(gòu)滲漏油、隔離閘刀操作機(jī)構(gòu)卡澀等故障，制定一套準(zhǔn)確、完整的故障診斷與維護(hù)方案，全面診斷GIS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并提出相應(yīng)的檢修措施。

500 kV GIS設(shè)備；故障診斷；SF6氣體

1　前言

華東桐柏抽水蓄能電站是一座日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，共安裝4臺(tái)立軸單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)組，機(jī)組單機(jī)容量300MW，總裝機(jī)容量為1200MW。電站安裝有瑞士ABB公司制造ELK SP3型GIS（六氟化硫氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備）。電站GIS分為地下及地面兩部分，地下GIS布置于主變洞第二層，2臺(tái)主變壓器組成聯(lián)合單元。地面GIS布置于開(kāi)關(guān)站GIS室內(nèi)，采用二進(jìn)二出內(nèi)橋接線形式，經(jīng)戶外套管和兩回500 kV出線設(shè)備相連。地下GIS和地面GIS之間通過(guò)500 kV電纜連接。

桐柏抽水蓄能電站500 kV GIS設(shè)備于2005年投運(yùn)。運(yùn)行年久后，出現(xiàn)斷路器操作機(jī)構(gòu)滲漏油、隔離閘刀操作機(jī)構(gòu)卡澀等問(wèn)題。由于500 kVGIS設(shè)備與常規(guī)設(shè)備相比，設(shè)備維修過(guò)程復(fù)雜，維修空間狹小，加之設(shè)備全部被封閉，一旦發(fā)生故障，后果往往很嚴(yán)重，停電范圍要比常規(guī)設(shè)備大，經(jīng)濟(jì)損失也比較大。所以，對(duì)桐柏電站500 kV二單元GIS設(shè)備制定一套準(zhǔn)確、完整的故障診斷與維護(hù)方案，對(duì)保障GIS設(shè)備安全運(yùn)行具有重要意義。

2　GIS設(shè)備常見(jiàn)故障

GIS設(shè)備具有運(yùn)行可靠性高、維護(hù)方便，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也出現(xiàn)一些故障，具體有以下幾種故障。

2.1 SF6氣體泄漏

這類故障通常發(fā)生在設(shè)備的密封面、焊接點(diǎn)和管路接頭處，主要是由電氣設(shè)備的材料和加工、裝配、設(shè)計(jì)缺陷以及密封材料老化或破損造成。

2.2 SF6氣體微水超標(biāo)

運(yùn)行當(dāng)中的斷路器室SF6氣體含水量太高引起的故障易造成絕緣子或其他絕緣件閃絡(luò)。微水超標(biāo)的原因主要是通過(guò)密封件滲入的水分進(jìn)入到SF6氣體中，由于水分子的滲透力極強(qiáng)，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，不斷有水蒸氣向內(nèi)部滲透，導(dǎo)致氣體中含水量上升。

2.3斷路器故障

GIS斷路器故障發(fā)生主要是由于斷路器、隔離開(kāi)關(guān)或接地開(kāi)關(guān)等元件的氣體擊穿，還有動(dòng)、靜觸頭在合閘時(shí)的偏移，引起接觸不良。

2.4內(nèi)部放電故障

GIS內(nèi)部放電故障較為典型的是電暈放電。由于外加電壓上升達(dá)到氣體絕緣擊穿強(qiáng)度時(shí)，就容易發(fā)生電暈放電。發(fā)生電暈放電的原因主要是由于制作工藝等原因，GIS內(nèi)部存在微小的異物、毛刺等缺陷導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度下降所致。

2.5液壓機(jī)構(gòu)出現(xiàn)滲漏油或打壓頻繁等故障

液壓機(jī)構(gòu)滲漏油故障主要分為外部滲漏和內(nèi)部滲漏兩大類，液壓機(jī)構(gòu)發(fā)生外漏的主要是管接頭松動(dòng)、接頭卡套損壞等造成。

發(fā)生內(nèi)漏的主要是液壓機(jī)構(gòu)的密封圈、墊片損壞老化、內(nèi)部接頭松動(dòng)等造成。

3　GIS設(shè)備故障診斷與維護(hù)

結(jié)合桐柏電站500 kV二單元GIS設(shè)備接線特點(diǎn)，對(duì)GIS設(shè)備采用檢查、觀察、尋找故障、診斷、調(diào)整修理、更換和試驗(yàn)等手段，全面診斷GIS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。以下具體介紹診斷方法和項(xiàng)目。

3.1 GIS設(shè)備檢查項(xiàng)目

（1）GIS設(shè)備外觀目視檢查包括：GIS金屬外殼及其連接件檢查；開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)外觀及內(nèi)部元件檢查；現(xiàn)地控制柜外觀及內(nèi)部元器件檢查；二次電纜及連接線外觀檢查；GIS設(shè)備接地連接等可以由目視檢查出的部分檢查。

（2）氣室SF6氣體密度檢查：檢查GIS設(shè)備的氣室SF6氣體密度，可以判別氣室的氣密性。根據(jù)溫度壓力曲線檢查氣室壓力應(yīng)符合設(shè)備技術(shù)要求的額定壓力。

（3）氣室SF6微水/壓力/分解物含量測(cè)量，對(duì)各個(gè)氣室的SF6氣體進(jìn)行微水含量檢測(cè)。要求斷路器氣室不大于300 ppm（v），其他氣室不大于500 ppm （v）；純度應(yīng)高于98%等。

（4）GIS設(shè)備回路模擬試驗(yàn)即功能試驗(yàn)包括：隔離接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)現(xiàn)地手動(dòng)/電動(dòng)分合閘操作；斷路器現(xiàn)地電動(dòng)分合閘操作；開(kāi)關(guān)、斷路器的聯(lián)鎖閉鎖試驗(yàn)；斷路器防跳躍試驗(yàn)；故障報(bào)警信號(hào)檢查；間隔加熱器功能檢查等。

3.2 GIS設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目

（1）斷路器彈簧儲(chǔ)能液壓操作機(jī)構(gòu)密封檢查、控制元器件檢查調(diào)整、儲(chǔ)能效率檢查、操作功能檢查等。設(shè)備運(yùn)行5年后還需進(jìn)行以下檢查：斷路器操作次數(shù)檢查；液壓泵啟動(dòng)次數(shù)檢查；碳刷檢查（最小長(zhǎng)度11mm）；傳動(dòng)元件，傳動(dòng)軸襯套檢查；輔助開(kāi)關(guān)位置指示器檢查；功能測(cè)試，分閘線圈時(shí)間測(cè)量；功能測(cè)試，合閘線圈時(shí)間測(cè)量；一次合分操作后，儲(chǔ)能時(shí)間的測(cè)量等。

（2）隔離閘刀、接地閘刀操作機(jī)構(gòu)控制元器件檢查、機(jī)械傳動(dòng)元件檢查調(diào)整等。維護(hù)過(guò)程需要進(jìn)行以下檢查：用手柄進(jìn)行操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械功能試驗(yàn)（分—合操作）；檢查馬達(dá)的限位開(kāi)關(guān)，手柄聯(lián)鎖裝置以及位置指示器；測(cè)試中間和重點(diǎn)位置；測(cè)試手柄和終點(diǎn)位置的閉鎖；目檢電氣連接（使用內(nèi)窺鏡）；操作機(jī)構(gòu)的電氣功能試驗(yàn)（分—合操作）；測(cè)量額定電壓下的馬達(dá)電流；檢查碳刷；防凝露加熱器的功能試驗(yàn)等。

（3）現(xiàn)地控制柜控制元器件檢查調(diào)整，維護(hù)過(guò)程需要進(jìn)行以下檢查：?jiǎn)卧?lián)鎖及間隔間聯(lián)鎖檢查；控制開(kāi)關(guān)及輔助接點(diǎn)檢查；斷路器防跳回路檢查；告警信號(hào)檢查；斷路器閉鎖功能檢查；合閘回路檢查；監(jiān)視繼電器檢查；控制電纜檢查等。

（4）密度監(jiān)視器檢查，密度繼電器設(shè)于兩級(jí)報(bào)警輸出機(jī)構(gòu)，繼電器的報(bào)警值不可調(diào)。需使用專用的SF6氣體密度繼電器校驗(yàn)儀進(jìn)行校驗(yàn)。

（5）互感器與避雷器進(jìn)行接線檢查，接線端子盒密封情況檢查。

4　GIS設(shè)備診斷結(jié)果

4.1設(shè)備的絕緣狀態(tài)

通過(guò)對(duì)SF6氣體的微水含量、氣體分解物SO2/H2S含量、SF6氣體純度的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（表1），各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求。說(shuō)明GIS內(nèi)部不存在電暈、閃絡(luò)等放電現(xiàn)象引起的分解物含量增加或超標(biāo)，從而判斷GIS內(nèi)部的絕緣狀態(tài)良好。

4.2設(shè)備的操作性狀態(tài)

（1）斷路器及其操作機(jī)構(gòu)

彈簧儲(chǔ)能液壓操作機(jī)構(gòu)HMB-8.2外觀完好，其中桐巖線5054開(kāi)關(guān)C相一個(gè)儲(chǔ)能模塊連接面可見(jiàn)掛油現(xiàn)象，在檢修時(shí)已對(duì)漏油部件進(jìn)行更換。彈簧儲(chǔ)能液壓操作機(jī)構(gòu)的操作功率滿足要求。桐巖線5054開(kāi)關(guān)B相機(jī)構(gòu)油位偏低，現(xiàn)場(chǎng)已加液壓油至額定油位。液壓油顏色正常無(wú)發(fā)暗渾濁等現(xiàn)象。斷路器及其操作機(jī)構(gòu)總體各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到技術(shù)要求。（2）隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)和快速接地開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)隔離開(kāi)關(guān)觸頭外觀目測(cè)檢查良好，動(dòng)作良好。操作機(jī)構(gòu)的電氣性能及機(jī)械性能均良好。

4.3設(shè)備的氣密性狀態(tài)

現(xiàn)場(chǎng)檢查各氣室密度繼電器刻度及查閱以往設(shè)備補(bǔ)氣記錄，此次維護(hù)的設(shè)備各密封部件均無(wú)泄漏。

4.4現(xiàn)地控制柜元件及氣體密度繼電器狀態(tài)

現(xiàn)地控制柜的各元器件外觀無(wú)機(jī)械及電氣損傷、腐蝕，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，無(wú)抖動(dòng)，異響等異?，F(xiàn)象。密度繼電器B5A、B5B有腐蝕情況，在維護(hù)中更換新的密度繼電器。其余密度繼電器均可以正確指示，各報(bào)警輸出動(dòng)作值均符合要求。

4.5斷路器合分時(shí)間特性

斷路器的合分特性均符合ABB該型號(hào)GIS設(shè)備的技術(shù)要求，可以判定合格。

從以上診斷結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的各項(xiàng)性能指標(biāo)分析，500 kVGIS二單元總體上符合設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)要求，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)分析，該單元GIS設(shè)備在檢查維護(hù)間隔期內(nèi)（一般是3～5年）無(wú)需進(jìn)一步的小修或大修工作，但隨著GIS設(shè)備使用時(shí)間的增長(zhǎng)，有必要在下一個(gè)檢查維護(hù)期后對(duì)GIS設(shè)備的相關(guān)參數(shù)繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的狀態(tài)檢測(cè)。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次500 kV二單元GIS設(shè)備診斷與維護(hù)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備存在的運(yùn)行故障隱患并作出相應(yīng)的檢修措施，確保GIS設(shè)備在運(yùn)行使用過(guò)程中不發(fā)生故障，從而避免造成更大的損失，做到防范于未然。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，GIS設(shè)備診斷新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn)，如超聲波法、特高頻測(cè)試法已應(yīng)用于GIS設(shè)備診斷。我們將在今后的工作中不斷嘗試和探索新技術(shù)、新方法的應(yīng)用并積累經(jīng)驗(yàn)，為GIS設(shè)備安全運(yùn)行不斷提供技術(shù)保障。

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余祖良（1983-），男，工程師，從事抽水蓄能電站運(yùn)維工作。

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1672-5387（2015）11-0045-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.016

2015-07-31