組合電器氣體泄漏問題分析

王佳佳

摘 要： 結(jié)合變電站氣體泄漏事故案例，從技術(shù)和管理方面對絕緣全封閉組合電器運行中出現(xiàn)泄漏事故的原因，進行分析，提出解決方案，這對電網(wǎng)的建設(shè)、安全運行、設(shè)備制造和環(huán)境保護具有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞： 組合電器；變電站；氣體泄漏

引言

GIS組合電器因其卓越的性能，已成為國家經(jīng)貿(mào)委、國家電力公司推薦的城網(wǎng)建設(shè)、改造工程優(yōu)先選用的產(chǎn)，由于GIS組合電器這一新型設(shè)備的使用時間較短，其安裝程序和工藝要求尚未被人們熟悉與掌握，難以發(fā)揮設(shè)備本身的優(yōu)點。只有掌握精細(xì)的安裝工藝，遵循科學(xué)的檢測方法，揚長避短，才能消除GIS組合電器所帶來的漏氣隱患。

1 事故經(jīng)過及處理

1.1 事故經(jīng)過

隨著SF6氣體在電網(wǎng)中的大量使用，其SF6氣體的泄漏問題一直受到人們的普遍關(guān)注，作為絕緣介質(zhì)的SF6氣體的泄漏不僅會造成GIS內(nèi)部絕緣擊穿，損壞電氣設(shè)備，經(jīng)電弧分解的SF6氣體的衍生物還會對人體造成毒害，污染環(huán)境。造成GIS設(shè)備SF6氣體泄漏原因是多方面的，除了廠家制造原因外、還有可能在設(shè)備運輸、變電站土建和電氣設(shè)計、GIS現(xiàn)場安裝、運行維護和設(shè)備檢修各環(huán)節(jié)造成SF6氣體泄漏。

本變電站為封閉組合電器，該變電站其中一個間隔出線瓷絕緣發(fā)出SF6低壓報警信號，施工單位接到通知后立即趕赴現(xiàn)場進行緊急補氣處理，同時對該倉室進行包扎檢漏。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)此間隔室外瓷套出線瓷絕緣支持處外殼下部的加強筋處出現(xiàn)一個長約80mm、寬約1mm的裂縫，且發(fā)出漏氣聲，由于SF6氣體泄漏量大，泄漏速度快，經(jīng)與調(diào)度部門取得聯(lián)系，將該出線間隔退出運行。同時從生產(chǎn)廠家緊急調(diào)配新的出線瓷絕緣進行更換，最終將該線路恢復(fù)供電。

1.2 處理方式

在更換出線瓷絕緣的過程中，當(dāng)打開支撐鋼桿與瓷絕緣法蘭分離約3mm縫隙，說明兩者間在運行中存在一個較大拉力。

GIS在發(fā)生殼體開形裂的嚴(yán)重缺陷屬首例，事故發(fā)生后，分析事故原國在，將開裂殼體進行解體，經(jīng)目測開裂部位的兩個斷面，發(fā)現(xiàn)開裂部位的組織結(jié)構(gòu)均勻、顏色呈深灰色。同時在暫無最終試驗結(jié)果時，雙方人員從土建設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝方法、環(huán)境影響等方面對事故原因進行了初步分析。這次事件與GIS廠房樁基礎(chǔ)間不均勻沉降和GIS結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷所致。

2 主要事故原因分析

2.1 土建設(shè)計原因

本變電站室內(nèi)、室外采用了不同形式的基礎(chǔ)，施工前應(yīng)保持GIS基礎(chǔ)強度、標(biāo)高達到設(shè)計要求，施工場地平整，模板、施工設(shè)施及雜物清除干凈，并有足夠的裝場地，施

工道路通暢，基坑回填夯實?？赡艽嬖诘淖畲蟛痪鶆虺两禐?.45mm?？紤]到其他因素（如施工質(zhì)量等）的影響，其影響系數(shù)為1.2，基礎(chǔ)沉降時間系數(shù)為0.5 ，綜合起來，沉降可能為9.45×1.2×0.5，即5.67mm。設(shè)備應(yīng)能承受的最大可能橫向變形為5.67mm。

雖然，在工程中不均勻沉降和差異沉降的現(xiàn)象是不可避免的，在其發(fā)生前，可適當(dāng)加大填土的厚度和底面積，以使下層頂面受到的壓力小于或等于承載力。若在其發(fā)生后，可采用壓力灌漿法固化地基，使沉降時趨于零，來保證受損設(shè)備的正常運行。

2.2 土建施工原因

該變電站瓷絕緣支撐與GIS本體主廠房是獨立基礎(chǔ)?；A(chǔ)施工是根據(jù)設(shè)計要求對回填土進行分層分步夯實，并經(jīng)現(xiàn)場分層、分步進行抽檢試驗。經(jīng)過一個雨季的考驗，按照土建要求目測未發(fā)現(xiàn)架構(gòu)基礎(chǔ)明顯下沉痕跡。但是土建的不均下沉與GIS的誤差要求相差很大，允許誤差一般以cm來計算，而對于GIS而言，任何微小的基礎(chǔ)下沉哪怕是幾毫米的量，也會給GIS造成較大的影響。由于施工時不可能事先精確觀測此支撐基礎(chǔ)的標(biāo)高，并精確到毫米級，因而事故后的實際沉降觀測也就失去意義。

2.3 GIS結(jié)構(gòu)設(shè)計原因

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的安裝情況，出現(xiàn)地殼體開裂除土建基礎(chǔ)原因外，最主要的還有設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計存在較大的缺陷，GIS出線氣倉長達10mm卻沒有考慮加裝伸縮節(jié)。

安裝伸縮節(jié)其作用主要用于裝配調(diào)整、吸收基礎(chǔ)間的相對位移，如熱脹冷縮的伸縮量等。制造廠應(yīng)根據(jù)使用的目的、允許的位移量和位移方向等選定伸縮節(jié)的結(jié)構(gòu)。而本變電站的出線間隔，采用架空線，封閉氣筒較長（大約10m），殼體為鑄鋁材質(zhì)，戶外部分的支持基礎(chǔ)與戶內(nèi)部分本體基礎(chǔ)是相互獨立的，故必然存在相對的位移和熱脹冷縮，廠家顯然未考慮這一因素。另外GIS的出線氣倉與戶外支架連接外法蘭是與氣倉本體一體鑄造，室外支持鋼桿與氣筒的法蘭靠12條螺栓緊密連接，其安裝、熱脹冷縮、基礎(chǔ)不均勻沉降等產(chǎn)生的應(yīng)力直接作用在GIS外殼上，此連接方式也不盡合理。而在出線氣倉設(shè)計上并未考慮殼體的熱脹冷縮、基礎(chǔ)可能存在的位移等因素而采取有效的補救措施。這也是造成氣體泄漏的主要原因之一。

2.4 質(zhì)量通病及現(xiàn)場防塵原因

2.4.1質(zhì)量通病原因

在施工過程中常見的質(zhì)量通病現(xiàn)象就是某部位漏氣，在以往工程經(jīng)驗中采用的預(yù)防措施是安裝前檢查密封圈是否破損，是否符合規(guī)格，否則更換；安裝前要檢查密封面是否有碰磕或劃傷，不嚴(yán)重可以砂平；擰緊密封法蘭螺栓是否達到足夠的力矩，必要時力矩增加20%。

2.4.2 現(xiàn)場防塵原因

施工人員作業(yè)前需全身除塵，更換工作服后方可進入施工區(qū)域。廠房內(nèi)地面打掃干凈，必要時鋪有地毯，內(nèi)設(shè)防微塵檢測儀，測量數(shù)據(jù)在合格范圍內(nèi)進行GIS組合電器的組裝工作，全密封式的廠房能有效地防止現(xiàn)場揚塵產(chǎn)生，避免了環(huán)境以有風(fēng)、沙惡劣天氣的影響。

2.5 GIS外殼材質(zhì)原因

通過殼體檢測報告與殼體出廠報告數(shù)據(jù)對比，發(fā)現(xiàn)殼體材質(zhì)分指標(biāo)與試驗報告不相符合，且存在個別超標(biāo)數(shù)據(jù)。該鑄鋁殼體硅含量超過標(biāo)準(zhǔn)，硅含量的增加其結(jié)果是使殼體的剛性增加抗拉強度增大，便降低了殼體材質(zhì)的伸長率，即韌性。且殼體鑄件伸長率，與實測值不相符。通過以上檢測報告數(shù)據(jù)表明，殼體材質(zhì)的物理性能達不到要求值也是造成此次事故的原因之一。

2.6 管理原因

GIS的生產(chǎn)同期和整體工期要求，往往在初步設(shè)計階段就進行GIS的訂貨工作，而此時，具體施工方案還未形成，待設(shè)計人員完成施工圖設(shè)計后，GIS設(shè)計也已生產(chǎn)完畢。另外，工程設(shè)計人員開始并沒有意識到GIS基礎(chǔ)不均勻沉降這一因素，因而在設(shè)計訂貨后，簽暑技術(shù)協(xié)議時未主動向生產(chǎn)廠家提出橫向變形量和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖，同時設(shè)計人員開始也沒有意識到因設(shè)備訂貨、到貨的時間差異使各專業(yè)之間提供資料的時間有先后差異，由于當(dāng)時工期又相當(dāng)緊迫，在這種情況下，使土建設(shè)計對相鄰建構(gòu)筑物的地基處理方法不能統(tǒng)一考慮。這些都是目前管理上的弊病。

2.7電氣設(shè)計

由于GIS采用架空進出線方式存在著進出線瓷絕緣倉支撐柱基礎(chǔ)與廠房框架結(jié)構(gòu)不易配合的問題，作為補救措施在GIS設(shè)伸縮節(jié)，吸收基礎(chǔ)間的相對位移。設(shè)計中考慮GIS的整體布局時，其原則應(yīng)遵循盡可能減少GIS的管路長度，因為管路越長，連接法蘭數(shù)就越多，漏氣幾率也就越大，同時連接法蘭密封面的應(yīng)力也越大，另外，GIS管路長度的增加，也使得GIS本體造價上升。GIS采用電纜進出線方式雖然可以避免進出線瓷絕緣倉支撐柱基礎(chǔ)與廠房框架結(jié)構(gòu)不易結(jié)合的問題，從長遠(yuǎn)考慮，不論在工程造價還是在運行成本和電網(wǎng)安全方面，還應(yīng)優(yōu)先選用架空進出線方式。

3結(jié)論

以上分析可以看出，SF6氣體泄漏質(zhì)量問題很多，其原因是多方面的，從設(shè)備生產(chǎn)到設(shè)備投入運行，各環(huán)節(jié)均有可能造成SF6氣體泄漏，首先生產(chǎn)廠家就從結(jié)構(gòu)設(shè)計和元件把好關(guān)，從GIS本體結(jié)構(gòu)的強度考慮適當(dāng)減少密封及接口數(shù)量，盡量縮短母線倉和出線倉的長度，在氣倉連接長度較長時適當(dāng)增加伸縮節(jié)和立柱支點，支點與GIS本體結(jié)合處應(yīng)充分考慮吸收應(yīng)力措施，變電站電氣專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)重點考慮GIS間隔的整體布置，盡可能減少氣倉長度，以利于降低設(shè)備造價和減少密封面數(shù)量，變電站土建專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)將GIS基礎(chǔ)作為設(shè)計質(zhì)量控制點，盡可能將GIS各受力基礎(chǔ)布置在一個土建結(jié)構(gòu)單元上，以防由于設(shè)備基礎(chǔ)的均勻沉降造成的SF6氣體泄漏。在管理方面，設(shè)部門充分考慮工期外，還應(yīng)回強對物資、設(shè)計、生產(chǎn)廠家之間的溝通和協(xié)調(diào)。

參考文獻

[1]《電氣裝置安裝工程高壓電器施工及驗收規(guī)范》GBJ 147-1990.