八大局那里简析220KV变电站GIS设备微水超标分析及处理

八大局那里简析220KV变电站GIS设备微水超标分析及处理

安景凯

(国网葫芦岛供电公司辽宁葫芦岛125000)

摘要：现代社会能源消耗缺口的不断扩大，基础用电体系的发展与完善，一方面提升了人们的工作、生活条件，加快了社会的现代化进程；另一方面，由于电力运行的条件复杂，为保证人们的正常用电质量与用电安全，电力部门应结合单位发展的实际情况，严格管控用电系统的运行情况。为此，本文根据组合电器GIS在运行过程中出现的实际故障案例，对其有效处理措施进行系统的探析。

关键词：绝缘装置；气室微水量；氮气干燥

为保证电力运行、管理的有效性，将GIS现代化技术合理的引进到实际的电力管理过程中，提升电力运行的安全系数，相关电力部门应针对全封闭装置的运行特点，及时处理微水超标等影响设备效率的问题。

一、GIS出现微水超标的原因及其影响

1、GIS的运行原理

GIS全称GasInsulatedSwitchgear，将SF6断路器和其他高压电气元件（主变压器除外）按照所需的电气接线安装充有一定SF6气体的金属壳内所组成的一套变电站设备，叫做气体绝缘变电站，有时称为气体绝缘开关设备或全封闭组合电气器。通过将变电站中的一次设备（不包括变压器）组成一个有机整体，并优化各部件的联动关系，将其封闭在金属材料制作的接地外壳中，为保证该金属外壳的内部有一定的压力，在外壳内部通常充满SF6绝缘气体。该种设备的应用优势包括占用空间小、运行可靠性强、设备安全性能较高，主要配件的维修期高达二十年，不仅降低了后期设备维修的工作量与养护经费，还能在一定程度上保证发电设备的运行安全指数，降低故障发生的可能性。为此，现阶段GIS设备已经被广泛的应用到高压、超高压领域，气体绝缘开关中的水分含量对变电站的正常运行有着直接影响，将微水含量控制在标准范围内是降低电力运行异常情况发生频次的重要保证。

2、GIS微水超标的危害

通常情况下，空气中的水分子含量是以气体形式存在的，该种分散形式并不会影响绝缘设备的性能。但在某些特殊的环境条件下，如气温过低等，水蒸气的形态发生改变，可能会凝结成水珠，附着在各种元件的表面，影响零件的闪络电压，降低其绝缘性能，增加沿面放电的可能性，引发事故。与此同时，SF6受元件表面电弧分解时，由于水分含量超标还会产生大量的有毒的化学物质，对员工的人身健康在成极大的威胁。

3、绝缘气体开关装置中产生水分的原因

（1）SF6绝缘气体本身微水超标

在绝缘气体出厂时由于技术问题或技工问题等方面的原因，使得新气体本身的微水含量超过使用标准。一般而言，SF6在电气设备中使用与检测的IEC标准为122*10—6，一旦气体中的水分含量与体积质量超过该范围，将会导致绝缘新气体在使用之前出现问题，从而影响变电站的正常运行。

（2）绝缘设备组装过程中进入的水分超标

绝缘设备在组装环节容易进入的水分主要是指在进行抽真空过程中残留在装置内不得水分子以及因为环境影响在绝缘器件外部附着的水分子。由于元件检查不仔细或装配方案的限制，残留的水分没有被及时的清除，极有可能对装配元件的绝缘性能造成不可忽视的影响，为此，工作人员应及时予以检查，维护变电站的正常运行。

（3）固体绝缘材料中含有的水分

固体绝缘材料的水分通常是指设备内部的有机材质中包含的水分，由于长期处于使用状态，使得部分有机材料释放出超过电气运行中绝缘气体标准的水分子。

（4）由于密封不严而产生的微水超标现象

SF6绝缘气体装置的密封主要使用橡胶衬垫，电气设备使用时间过长，密封垫受到腐蚀，发生老化，出现微孔，水分子通过微孔渗透到设备内部。

二、SF6绝缘装置运行过程中的微水含量测试

1、测试案例

某台220kVGIS于2012年11～12月份安装，在安装过程中，整个变压器室内温度在15℃～18℃，湿度在65%～75%之间。变压器室内湿度很高，墙壁有明显的结露挂壁现象。

2、故障现象及原因分析

故障现象：2013年12月3日，220kVGIS在线监测装置1TM变高气室及出线侧隔刀气室的微水超标报警，进行检查发现1TM主变高压侧A、B、C三相气室微水量为(单位：μL/L)676.5、690.1、689.4，出线侧隔离刀闸A、B、C三相气室微水量为(单位：μL/L)：531.2、573.2、547，均超过了规范允许标准。

原因分析：在GIS安装时，场内空气湿度大，安装单位虽采用全围蔽方式将安装现场密封起来，并用取暖器提高安装现场温度。但查看安装时的场地温湿度记录，发现温度在18℃～22℃，湿度在75%～78%。这种条件下，水分还是容易吸附在导体、管壳内。

三、绝缘设备微水超标问题的有效处理措施

针对上述两个故障案例及其发生原因，相关部门应采取以下几方面的处理措施，保证将故障损失降到最低。

1、进行定期的设备检修

相关技术人员应结合设备运行情况，对绝缘设备的重点部件及故障频发环节进行定期的检修，保障设备的正常运行。如相关维修小组可以对微水超标的装置开展抽真空工作，利用高纯氮气等物质吸取超标水分，确保绝缘环境合格后，充入绝缘气体。但该种处理方式存在一定程度的弊端，对密封件会产生影响，只能维持三到五年的时间。

2、通过回收装置进行气体干燥

变电站的绝缘电气设备出现微水超标情况时，检修人员可以利用回收设备对其题进行干燥，清除绝缘气体中的水分，处理后可维持两年以上。与此同时，变电站的电力运行设备不允许两条母线同时停止工作，因此在具体的出水处理中，绝缘装置的水量检测结果如下表1所示：

表1气室中绝缘设备（SF6）含水量的测试结果

3、对断路器进行处理

首先需要对断路器气室进行加热处理，采用进口的大功率加热带，加热时需要注意要在气室外面通过电流互感器的筒壁进行，而且需要将其抽真空，加热时控制筒壁温度在50℃左右，整个加热及抽真空环节需要持续14-16小时，而且抽真空工作需要在停止加热后的6小时再停止，然后充注SF6气体至03Mpa，34小时检测，均合格，最小检测数据65ppm，最大检测数据95ppm。

4、隔离开关气室的处理

隔离开关气室中的内筒壁、盆式绝缘子及导体需要先进行处理，主要是运用工业无水酒精对其擦拭，第一次擦拭后间隔5分钟进行第二次擦拭，待酒精全部挥发后用丙酮再进行擦拭，同样等到挥发完全后进行密封处理，接着连续抽真空10小时以上，充入SF6气体至03Mpa，34小时后检测，均合格，最小检测数据55ppm，最大检测数据37ppm。

结语：GIS装置由于体积小，便于移动，维护性能较强以及较高的可靠性，后期维修简单，使用时间长等优点，已经成为当前阶段变电站保证电力安全运行的重要控制手段。而绝缘设备中水分子的含量能够直接影响电力运行整体的质量与安全，相关单位应通过定期对电气系统进行维护、检修，通过专业设备对微水含量超标的装置进行除水处理等方式，严格控制SF6气体的应用质量，保证电力行业的健康、稳定发展。

参考文献：

[1]苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司．220kVGIS及其附属设备安装及使用维修说明［Z］．苏州:苏州阿尔斯通高压电气开关有限公司，2012．

[2]李锐锋,梁灏,施叶玲.GIS组合电器气室内部受潮处理流程方法分析[J.冶金丛刊,2016(7):66-67.

[3]贾志辉,蒋曦,王伟,等.220kV组合电器SF_6微水超标原因分析及处理[J].河北电力技术,2017.