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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電氣設備壓力表的结构及原理图,快速、深入地分析了缺陷原因,提出了整改措施及運維策略;并研制出一种壓力表表盘省力拆装专用工具,可以有效降低壓力表运维过程中的风险,提升工作效率,保证运维质量和设备健康度,从而达到降低SF6电气设备风险的目的。

 
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,已經成爲變電站內斷路器、GIS封閉組合電
器和电流互感器等一次设备的主要绝缘介质。SF6电气设备符合无油化、小型化及自动化的要求,因此得到了广泛应用。这类设备的内部气体压力通过SF6壓力表进行监测,以确保设备的正常运行。
 
SF6壓力表有着控制和保护系统的双重作用,其对气体压力值、泄漏引起的压力下降速度的监测至关重要。SF6壓力表为精密部件,在雨水、光照、高温等因素的影响下很容易出现老化,导致其气密性降低或进水受潮,造成气压检测不准确;还会导致表内精密部件受潮,绝缘降低,出现直流系统接地的风险;表内因漏气或进水可能发生辅助接点误动作,或是带有温度补偿装置的SF6密度继电器因长期正对阳光出现异常,使设备出现误报警等故障。
 
此外,SF6壓力表暴露在空气中的表盘容易出现污渍或模糊不清,影响巡视人员查看。针对近年来SF6壓力表存在的缺陷,对问题原因及運維策略进行研究分析,以保障电力系统安全稳定运行,显得尤为重要。1典型缺陷案例案例一:2019年12月,500kV某变电站500kV开关C相SF6气体压力低,达到0.72MPa,发出告警信号(额定值0.8MPa,报警值0.72MPa,闭锁值0.7MPa)。经红外检漏,发现开关C相漏气点位于壓力表处。随后更换新的壓力表,然后补充试验合格的SF6气体至额定压力值,该缺陷消除。案例二:2020年9月,继保班组对220kV某变电站220kV
某线路间隔定检时发现,开关B、C相的壓力表接点绝缘低,操作回路之间有寄生电压,立即将情况上报变电管理所相关专责,要求检修班组在该间隔停电时间内进行处理。检修人员现场更换B、C两相壓力表后测量其接点绝缘正常,操作和遥信回路不再出现串供电现象。
 
2原因分析
案例一中缺陷壓力表为上下两层结构,经红外检漏,漏气点位于壓力表层间位置,对壓力表进行解体分析,进一步明确漏气位置及原因。解体前,检查壓力表外观,无明显破损、锈蚀等异常情况,壓力表由上下两层构成,通过3个螺钉固定,层间存在约3mm的空隙。将连接壓力表上下层的螺钉拧开,发现上下层固定处有3个缓冲脚垫;上下层通过一根细铜管连接,作为SF6气体的通道;铜管有明显的锈蚀痕迹,如图1所示。
壓力表上下层通过细铜管连接
銅管與上層連接點通過一只螺釘起縱向固定作用,將螺釘擰開後,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。
综上,通过对案例一中壓力表进行解体检查,发现以下问题:一是连接上下层的铜管锈蚀,这是由于雨水和湿气侵入壓力表层间空隙导致;二是铜管与上层的连接体稍用力即可拔出,说明横向紧固力不足;三是铜管与上层连接体的两道密封胶圈存在明显破损、老化现象,说明密封性能下降甚至失效。
 
案例二中开关操作回路之间的串供电现象具体表现为:只合上操作电源Ⅰ,操作电源Ⅱ回路带有-50V直流电;拆除C相壓力表在相关二次回路的接点后变为-27V左右,拆除B相后变为-7V;同样合上操作电源Ⅱ,操作电源Ⅰ回路带有-50V左右寄生电压,拆除C相壓力表二次回路的接点后变为-27V左右,拆除B相后变为-7V。
 
现场对该开关B、C相壓力表再次进行绝缘测试检查,发现两相壓力表的接点4和5之间绝缘均明显低于工业行业标准要求的20MΩ,而其他接点之间的绝缘性能良好。对两相壓力表进行解体分析,排查到壓力表内部电路板接线柱上的4和5之间绝缘电阻低,约为0.5MΩ,而其他接点之间绝缘电阻正常。
 
该壓力表的1、2接点接入的是遥信回路,3、4接点接入的是操作电源Ⅰ回路,5、6接点接入的是操作电源Ⅱ回路,而4和5接点之间绝缘降低,是导致串供现象出现的直接原因。该线路间隔进行综自改造时未发现此问题,缺陷发生时期雷雨天气较为频繁,由于该开关三相壓力表未安装防雨罩,雨水可从壓力表透气孔、进线孔等位置进入表内,导致壓力表内部受潮,致使电路板接线柱上的4和5之间绝缘低,是缺陷发生的根本原因。
 
運維策略
(1)对于案例一的缺陷壓力表,设备厂商无法提供壓力表的结构图、原理图等设备资料,不利于缺陷快速、深入分析,建议SF6电气设备采购时要求厂家提供壓力表的结构图、原理图。
(2)壓力表可根据实际情况配置防雨罩,有效阻止雨水进入壓力表层间位置;并在细铜管外层包覆一层绝缘材料,有效抑制铜管锈蚀,提高壓力表层间连接处的密封性能,抑制壓力表漏气缺陷。
(3)结合设备停电加强对壓力表的专项检查,重点检测接点之间绝缘电阻是否超过规定要求,尤其要注意设备的密封是否良好,防止暴晒或受潮,对于壓力表的二次线盒需涂抹密封胶,并安装特制专用防雨罩。
(4)使用一般工具强行拆卸、解体表盘很容易造成其变形,严重影响表盘密封性,紧固圆形表盘时极易施力不均匀,造成表盘刮花的情况发生。而且壓力表价格较高,仅因表盘模糊即更换整个表计价格昂贵且将产生巨大的浪费。同时由于表计与设备之间采用铆接结构连接,拆装更换整个表计存在较大困难。因此,急需研制一种拆装专用工具对缺陷壓力表进行轮换检修,并有针对性地开发一套新型耐高温、耐磨且不易
模糊的觀察表盤。
 
4、結語
本文对SF6壓力表典型缺陷案例进行了原因分析,并提出了整改措施及運維策略。可利用SF6电气设备壓力表的结构及原理图,快速、深入分析缺陷;加强专项检查,重点检测接点之间绝缘电阻是否超过规定要求;配置专用防雨罩,二次线盒涂抹密封胶,提高壓力表层间连接处的密封性能,抑制壓力表漏气缺陷,从而确保SF6电气设备的安全可靠运行,为电网的安全生产提供有力保障。通过研制壓力表表盘省力拆装专用工具的科学手段,可以降低壓力表运维过程中的风险,提升工作效率,保证运维质量和设备健康度,达到降低设备风险的目的。现场调试和实验证明,所提专用工具能简便、快速、省力地更换缺陷壓力表表盘,新型表盘能够有效减轻表盘模糊现象,值得在电网系统内全面推广。

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