10 kV高壓開關(guān)柜氣體泄漏故障的研究

陳新霞

（國網(wǎng)固原供電公司，寧夏 固原 756000）

1 10 kV高壓開關(guān)柜的故障分析

在10 kV高壓開關(guān)柜運行過程中，常見的故障類型有4種，即接點故障、熔絲管安裝不當、絕緣子底部斷裂、氣體泄漏等。從10 kV高壓開關(guān)柜運行環(huán)境來看，氣體泄漏是其中最為常見的故障。在10 kV高壓開關(guān)柜中SF6氣體絕緣設(shè)備因其本身的絕緣效果和安全可靠性得到了廣泛應用，但如果SF6氣體泄漏，設(shè)備本身的安全性就會受到影響，甚至會給周圍的工作人員帶來生命威脅。對于10 kV高壓開關(guān)柜而言，在實際運行過程中可能有多方面的原因?qū)е職怏w泄漏故障問題發(fā)生，而且這種氣體故障本身具有一定的隱蔽性，很難被發(fā)現(xiàn)，如果不能夠及時處理，就會逐漸演變?yōu)閲乐氐墓收蠁栴}，因此需要落實針對性的檢修處理技術(shù)。

35 kV變電站HG4-12型525開關(guān)柜是在2020年4月開始生產(chǎn)，2020年6月投入使用，至今已運行2年。2020年4月9日10時00分，運維監(jiān)控班發(fā)現(xiàn)35 kV變電站525開關(guān)柜低壓告警并閉鎖，變電檢修中心立即組織檢修和試驗人員于當日11時20分到達現(xiàn)場檢查，進入10 kV配電室前嚴格落實“先通風、再檢測、后作業(yè)”要求，符合作業(yè)條件后，工作人員進入10 kV配電室現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)525開關(guān)柜SF6密度繼電器壓力降至 0.1 MPa，低于額定壓力 0.14 MPa。經(jīng)外觀檢驗，沒有任何問題，525斷路器人工操縱至分閘位置后，對525開關(guān)柜補氣及漏氣的檢測方法進行了探查，發(fā)現(xiàn)密度繼電器的壓力沒有增加，即立即停止補氣，由此推斷525開關(guān)柜SF6氣室破裂與大氣相通，初步分析可能是因為開關(guān)柜防爆膜破損、電纜接入處F軸頭破裂或存在沙眼導致漏氣。圖1是現(xiàn)場發(fā)生的氣體泄漏。

圖1 防爆膜破損

2 10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障處理技術(shù)要點分析

由上述可知，10 kV高壓開關(guān)柜在電力行業(yè)中得到了廣泛應用，但在實際運行過程中存在諸多問題，如氣體故障沒有經(jīng)過系統(tǒng)的處理，不僅會影響到設(shè)備的正常運行，還會給企業(yè)帶來巨大的損失。因此必須圍繞10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障設(shè)計出檢修方案，避免開關(guān)柜異常。

2.1 檢修工作中需要注重前期監(jiān)測控制

當10 kV高壓開關(guān)柜出現(xiàn)氣體故障后可能會出現(xiàn)氣壓值下降，最終出現(xiàn)低氣壓告警并閉鎖的情況。工作人員在故障檢測過程中，必須要嚴格按照“先通風、再檢測、后作業(yè)”的原則展開工作，找到氣體故障的具體位置和造成氣體故障的主要原因。需要注意的是，很多時候開關(guān)柜出現(xiàn)氣壓值異常，并不意味著開關(guān)柜氣體故障，因此在前期檢修過程中需要對氣壓值進行檢測，并且通過相應的故障處理操作判斷具體的問題類型，最終找到氣體故障位置，確認氣體故障情況。

根據(jù)10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障案例，在診斷檢修氣體故障方案中。最為關(guān)鍵的是對氣壓值指標數(shù)據(jù)的監(jiān)控測量分析，通過實際得到的數(shù)據(jù)，可以更加精準地判斷10 kV高壓開關(guān)柜的運行情況，明確氣體故障問題。根據(jù)某變電站2號站用變525開關(guān)柜防爆膜破損氣體泄漏分析報告的內(nèi)容來看，在實際檢測處理過程中先進行了外觀檢測，然后對密度繼電器壓力進行檢測，通過補氣檢測的方式最終判斷具體的泄漏點。以另一10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障處理工作來看，工作人員到達現(xiàn)場后運轉(zhuǎn)軸流風機10 min，確認氧氣濃度大于18%，SF6氣體含量低于1 000 μL/L后，才進入了配電室，并且對開關(guān)柜、電線進行檢測。結(jié)合經(jīng)驗來看，通過補氣數(shù)據(jù)監(jiān)測，可以準確分析判斷開關(guān)柜氣體故障的具體位置，在補氣過程中判斷線路絕緣、耐壓情況，在此基礎(chǔ)上，針對性地落實開關(guān)柜維修工作，切實提高開關(guān)柜本身的運行可靠性[1]。不僅如此，這些監(jiān)測工作全面系統(tǒng)地落實讓開關(guān)柜運行的可靠性得到提高。10 kV高壓開關(guān)柜本身是一個相對復雜的系統(tǒng)，每一次氣體故障的發(fā)生都會縮短開關(guān)柜的使用壽命，因此，在檢修技術(shù)要點中最為關(guān)鍵的就是監(jiān)測手段，打破開關(guān)柜事后維修的禁錮，盡早處理可能存在的潛伏性氣體故障，讓氣體故障在初始狀態(tài)下加以排除，切實提高開關(guān)柜本身的運行可靠性。尤其是氣壓值的監(jiān)控，一旦發(fā)生變化，就要立即進行局放檢測，從而綜合判斷10 kV高壓開關(guān)柜具體的氣體故障類型，展開相應的處理工作，確保處理效果。

2.2 現(xiàn)場檢修工作中需要充分把控細節(jié)

在10 kV高壓開關(guān)柜氣體檢修工作開展過程中，要盡可能采取切實可行的檢修手段，避免二次維修。科學合理的檢修方法本身也能夠有效降低10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障二次發(fā)生概率，確保運行工作的穩(wěn)定性。以本文案例為例，在進入檢修現(xiàn)場后，根據(jù)補氣檢測后發(fā)現(xiàn)密度繼電器始終沒有變化，以此初步判斷開關(guān)柜SF6氣室破裂與大氣相通，可能會出現(xiàn)防爆膜破損、電纜接入處F軸頭破裂或存在沙眼等問題。最終決定對開關(guān)柜進行抽真空處理，并且要對10 kVⅡ母線停電處理。在現(xiàn)場檢修中可能不會發(fā)現(xiàn)明顯的氣體故障現(xiàn)象，需要展開仔細的檢查，才能夠發(fā)現(xiàn)其中存在的問題[2]。如10 kV高壓開關(guān)柜防爆膜破損問題，需要打開柜門進行逐項檢查，確認具體的故障位置。如果發(fā)現(xiàn)泄漏點為防爆膜破損，檢修人員第一時間對防爆膜進行處理，先用無毛紙蘸取酒精擦拭防爆膜及周圍部分，防止灰塵進入氣箱，然后在相應安全措施落實的基礎(chǔ)上，拆卸破損的防爆膜。在安裝新防爆膜前，檢修人員對該氣室內(nèi)部進行了相應檢查，未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有放電等異常痕跡后安裝了新防爆膜并在防爆膜密封槽內(nèi)涂抹一層密封硅脂，如圖2所示。除此之外，還更換了干燥劑，以此確保后續(xù)運行安全。從氣體故障處理工作中可以看出，局部檢修處理工作是10 kV高壓開關(guān)柜氣體故障處理工作目前最為主要的方式，需要注意的是這種局部處理方案對檢修人員的要求較高，在處理前和處理后都要經(jīng)過詳細的檢查，并且對局部位置進行系統(tǒng)的清理，確保檢修效果、質(zhì)量最為關(guān)鍵。檢修工作結(jié)束后還需要對檢修位置進行檢查，提高檢修效果，防止氣體故障二次發(fā)生。

圖2 安裝新的防爆膜

2.3 檢修工作中需要考慮零部件的性能

在10 kV高壓開關(guān)柜運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)漏氣問題，如果沒有及時處理可能會對整個運行環(huán)節(jié)造成負面影響。10 kV高壓開關(guān)柜中存在很多零部件，隨著運行時間的延長，這些零部件可能出現(xiàn)問題，而氣體故障處理的主要任務就是更換這些發(fā)生問題的零部件，如F軸頭、防爆膜等。

變電維修中心員工常規(guī)巡檢過程中發(fā)現(xiàn)，35 kV變電所內(nèi)的500 kV開關(guān)柜SF6壓力從0.14 MPa下降到0.13 MPa。在500 kV開關(guān)柜的外側(cè)進行對SF6氣體含量進行精測，在500 kV開關(guān)柜后柜門下面的裂縫中發(fā)現(xiàn)少量SF6氣體。經(jīng)過調(diào)度和操作人員的協(xié)調(diào)，對這個開關(guān)柜進行了補氣處理，使之達到0.14 MPa。后續(xù)出現(xiàn)單相接地故障，接到調(diào)度指令后立即通知變電站維修中心進行處置[3]。檢修人員到現(xiàn)場查看，10 kV配電室內(nèi)有煙霧，經(jīng)軸流風機10 min后，工作人員進入配電間，經(jīng)檢測500 kV開關(guān)柜SF6壓力下降至0.10 MPa。10 kVⅠ、Ⅱ母間隔SF6氣壓正常，500斷路器和502斷路器處于“分”狀態(tài)，10 kVⅡ母線無壓。10 kVⅡ母絕緣和耐壓試驗是在斷開500-1和500-2絕緣開關(guān)后進行的，耐壓試驗通過。維修人員認為故障是由于線路接地引起的，主變自帶保護動作，使斷路器502和500斷路器斷開，母線瞬間過電壓，導致500 kV開關(guān)柜的密封被燒毀，開關(guān)柜氣體泄漏。請求調(diào)派500 kV開關(guān)柜進行檢修后，檢修人員將開關(guān)柜前后柜門打開，發(fā)現(xiàn)500 kV開關(guān)柜后柜 C相母線連接用 F軸頭有明顯的燒焦痕跡及放氣聲音。如圖3所示F軸頭有明顯裂紋。

圖3 F軸頭有明顯裂紋

這一案例中可以看出，檢修人員充分全面地了解零部件性能，在實際檢修過程中能及時確認相應的漏氣問題。借助氣壓試驗，測定是否存在漏氣問題，如果數(shù)據(jù)不在合理范圍內(nèi)，就要針對內(nèi)部零部件進行系統(tǒng)清洗處理，以便及時地發(fā)現(xiàn)問題。10 kV高壓開關(guān)柜本身較為復雜，其中涉及諸多不同的零部件，在長期運轉(zhuǎn)的過程中，零部件無法避免地出現(xiàn)磨損，隨著應用時間的推移，零部件出現(xiàn)氣體故障的概率也會不斷提高，因此在檢修工作中，還需要對零部件進行系統(tǒng)的控制和把握，切實提高檢修質(zhì)量，針對不同的零部件拆卸工藝進行全面分析。在進行10 kV高壓開關(guān)柜拆卸檢修過程中，采用了GF306 SF6紅外檢漏儀測試的方式完成檢修工作，以此保證其他零部件的可靠性，也能夠讓檢修工作得到順利完成[4]。

2.4 檢修工作中需要制定切實的檢修計劃

根據(jù)前文的分析可知，10 kV高壓開關(guān)柜在運行過程中可能存在氣體故障問題，造成氣體故障的原因多種多樣，檢修工作壓力較大，需要結(jié)合具體的氣體故障類型、故障原因、故障特點展開分析，制定形成相應的檢修流程，強化檢修效果，對氣體故障進行系統(tǒng)排查和分析，以此確保氣體故障處理效率、質(zhì)量、效果[5]。如絕緣氣體故障問題處理工作涉及多個方面，需要展開系統(tǒng)的排查，才能夠確定最終的問題。

具體的檢修流程如下：（1）查看氣體泄漏狀態(tài)；（2）查看氣體泄漏所在位置；（3）檢查電纜接入處F軸頭的區(qū)域。

此時不能盲目地啟動運行，否則會導致嚴重的后果，必須要確?，F(xiàn)場氣體安全后才可以開展后續(xù)檢測。氣體故障處理工作已經(jīng)形成了完善的檢修流程，對檢修氣體故障要點也有著明確的規(guī)定，需要檢修人員不斷地積累工作經(jīng)驗，在實際過程中有針對性地落實科學的檢修流程和檢修技術(shù)。與此同時，嚴格遵守相應的檢修規(guī)定，仔細分析氣體故障問題，并進行檢修工作，讓檢修質(zhì)量得到全面系統(tǒng)的提高。

除此之外，新投入的10 kV高壓開關(guān)柜也要經(jīng)過一系列的檢修檢測，確認沒有問題后才能夠正式地投入使用，以此最大程度避免10 kV高壓開關(guān)柜在運行過程中出現(xiàn)問題。如用專用SF6充氣接頭將合格的SF6氣體充入開關(guān)柜氣室中，充氣前應檢測氣瓶內(nèi)氣體含量和純度合格，充氣時應緩慢充入，將氣壓充到額定值即可。確認所有密封面未發(fā)現(xiàn)氣體滲漏現(xiàn)象，就可以正式投入使用[6]。

3 結(jié) 論

綜上所述，10 kV高壓開關(guān)柜在運行過程中受到多方面因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)不同程度的氣體故障問題，需要結(jié)合實際對氣體故障落實針對性的維修檢測處理手段，以此確保開關(guān)柜可以正常運行。在落實檢修工作過程中，需要綜合應用不同的技術(shù)手段，針對檢修過程中的細節(jié)形成充分把控，以此確保故障處理效果最大化。