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于SF6電氣設備壓力表的典型缺陷和整改及運維策略

來源: 作者: 發布日期:2020-12-09

 摘要:結合近年來兩起SF6壓力表典型缺陷案例,基于SF6電氣設備壓力表的結構及原理圖,快速、深入地分析了缺陷原因,提出了整改措施及運維策略;并研制出一種壓力表表盤省力拆裝專用工具,可以有效降低壓力表運維過程中的風險,提升工作效率,保證運維質量和設備健康度,從而達到降低SF6電氣設備風險的目的。

 
引言
SF6氣體是一種無色、無毒的稀有氣體,具有很強的絕緣特性和滅弧能力,已經成為變電站內斷路器、GIS封閉組合電
器和電流互感器等一次設備的主要絕緣介質。SF6電氣設備符合無油化、小型化及自動化的要求,因此得到了廣泛應用。這類設備的內部氣體壓力通過SF6壓力表進行監測,以確保設備的正常運行。
 
SF6壓力表有著控制和保護系統的雙重作用,其對氣體壓力值、泄漏引起的壓力下降速度的監測至關重要。SF6壓力表為精密部件,在雨水、光照、高溫等因素的影響下很容易出現老化,導致其氣密性降低或進水受潮,造成氣壓檢測不準確;還會導致表內精密部件受潮,絕緣降低,出現直流系統接地的風險;表內因漏氣或進水可能發生輔助接點誤動作,或是帶有溫度補償裝置的SF6密度繼電器因長期正對陽光出現異常,使設備出現誤報警等故障。
 
此外,SF6壓力表暴露在空氣中的表盤容易出現污漬或模糊不清,影響巡視人員查看。針對近年來SF6壓力表存在的缺陷,對問題原因及運維策略進行研究分析,以保障電力系統安全穩定運行,顯得尤為重要。1典型缺陷案例案例一:2019年12月,500kV某變電站500kV開關C相SF6氣體壓力低,達到0.72MPa,發出告警信號(額定值0.8MPa,報警值0.72MPa,閉鎖值0.7MPa)。經紅外檢漏,發現開關C相漏氣點位于壓力表處。隨后更換新的壓力表,然后補充試驗合格的SF6氣體至額定壓力值,該缺陷消除。案例二:2020年9月,繼保班組對220kV某變電站220kV
某線路間隔定檢時發現,開關B、C相的壓力表接點絕緣低,操作回路之間有寄生電壓,立即將情況上報變電管理所相關專責,要求檢修班組在該間隔停電時間內進行處理。檢修人員現場更換B、C兩相壓力表后測量其接點絕緣正常,操作和遙信回路不再出現串供電現象。
 
2原因分析
案例一中缺陷壓力表為上下兩層結構,經紅外檢漏,漏氣點位于壓力表層間位置,對壓力表進行解體分析,進一步明確漏氣位置及原因。解體前,檢查壓力表外觀,無明顯破損、銹蝕等異常情況,壓力表由上下兩層構成,通過3個螺釘固定,層間存在約3mm的空隙。將連接壓力表上下層的螺釘擰開,發現上下層固定處有3個緩沖腳墊;上下層通過一根細銅管連接,作為SF6氣體的通道;銅管有明顯的銹蝕痕跡,如圖1所示。
壓力表上下層通過細銅管連接
銅管與上層連接點通過一只螺釘起縱向固定作用,將螺釘擰開后,稍用力即可拔出連接體。連接體由三層金屬片和兩道密封膠圈間隔排列構成,其中密封膠圈存在明顯破損、老化現象。銅管與下層連接點通過一段塑膠管起固定與密封作用,未發現老化、破損現象;用力向外拉,未發現松動。
綜上,通過對案例一中壓力表進行解體檢查,發現以下問題:一是連接上下層的銅管銹蝕,這是由于雨水和濕氣侵入壓力表層間空隙導致;二是銅管與上層的連接體稍用力即可拔出,說明橫向緊固力不足;三是銅管與上層連接體的兩道密封膠圈存在明顯破損、老化現象,說明密封性能下降甚至失效。
 
案例二中開關操作回路之間的串供電現象具體表現為:只合上操作電源Ⅰ,操作電源Ⅱ回路帶有-50V直流電;拆除C相壓力表在相關二次回路的接點后變為-27V左右,拆除B相后變為-7V;同樣合上操作電源Ⅱ,操作電源Ⅰ回路帶有-50V左右寄生電壓,拆除C相壓力表二次回路的接點后變為-27V左右,拆除B相后變為-7V。
 
現場對該開關B、C相壓力表再次進行絕緣測試檢查,發現兩相壓力表的接點4和5之間絕緣均明顯低于工業行業標準要求的20MΩ,而其他接點之間的絕緣性能良好。對兩相壓力表進行解體分析,排查到壓力表內部電路板接線柱上的4和5之間絕緣電阻低,約為0.5MΩ,而其他接點之間絕緣電阻正常。
 
該壓力表的1、2接點接入的是遙信回路,3、4接點接入的是操作電源Ⅰ回路,5、6接點接入的是操作電源Ⅱ回路,而4和5接點之間絕緣降低,是導致串供現象出現的直接原因。該線路間隔進行綜自改造時未發現此問題,缺陷發生時期雷雨天氣較為頻繁,由于該開關三相壓力表未安裝防雨罩,雨水可從壓力表透氣孔、進線孔等位置進入表內,導致壓力表內部受潮,致使電路板接線柱上的4和5之間絕緣低,是缺陷發生的根本原因。
 
運維策略
(1)對于案例一的缺陷壓力表,設備廠商無法提供壓力表的結構圖、原理圖等設備資料,不利于缺陷快速、深入分析,建議SF6電氣設備采購時要求廠家提供壓力表的結構圖、原理圖。
(2)壓力表可根據實際情況配置防雨罩,有效阻止雨水進入壓力表層間位置;并在細銅管外層包覆一層絕緣材料,有效抑制銅管銹蝕,提高壓力表層間連接處的密封性能,抑制壓力表漏氣缺陷。
(3)結合設備停電加強對壓力表的專項檢查,重點檢測接點之間絕緣電阻是否超過規定要求,尤其要注意設備的密封是否良好,防止暴曬或受潮,對于壓力表的二次線盒需涂抹密封膠,并安裝特制專用防雨罩。
(4)使用一般工具強行拆卸、解體表盤很容易造成其變形,嚴重影響表盤密封性,緊固圓形表盤時極易施力不均勻,造成表盤刮花的情況發生。而且壓力表價格較高,僅因表盤模糊即更換整個表計價格昂貴且將產生巨大的浪費。同時由于表計與設備之間采用鉚接結構連接,拆裝更換整個表計存在較大困難。因此,急需研制一種拆裝專用工具對缺陷壓力表進行輪換檢修,并有針對性地開發一套新型耐高溫、耐磨且不易
模糊的觀察表盤。
 
4、結語
本文對SF6壓力表典型缺陷案例進行了原因分析,并提出了整改措施及運維策略。可利用SF6電氣設備壓力表的結構及原理圖,快速、深入分析缺陷;加強專項檢查,重點檢測接點之間絕緣電阻是否超過規定要求;配置專用防雨罩,二次線盒涂抹密封膠,提高壓力表層間連接處的密封性能,抑制壓力表漏氣缺陷,從而確保SF6電氣設備的安全可靠運行,為電網的安全生產提供有力保障。通過研制壓力表表盤省力拆裝專用工具的科學手段,可以降低壓力表運維過程中的風險,提升工作效率,保證運維質量和設備健康度,達到降低設備風險的目的。現場調試和實驗證明,所提專用工具能簡便、快速、省力地更換缺陷壓力表表盤,新型表盤能夠有效減輕表盤模糊現象,值得在電網系統內全面推廣。

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