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GIS盆式绝缘子裂纹的危害及对策

发布于:2021-04-25 10:42:25 来自:电气工程/输变电工程 [复制转发]


一、GIS盆式绝缘子裂纹的危害

GIS设备(气体绝缘金属封闭开关设备)因具有占地面积小、维护工作量小、检修周期长等优点,广泛应用于电网系统。但GIS设备一旦发生故障或缺陷,维修时间长、停电损失大,将严重影响电网安全可靠运行。

GIS设备主要缺陷形式是泄漏,据统计,2020年某公司范围内GIS设备危急和严重缺陷中,泄漏占比高达51.0%。


图1   某公司组合电器危急、严重缺陷类型统计结果


盆式绝缘子是GIS设备关键组部件,如果盆式绝缘子产生严重裂纹,甚至开裂,将引起GIS设备泄漏。近年来,部分变电站盆式绝缘子排查出裂纹高发现象,给电网安全运行带来了风险。盆式绝缘子裂纹一般表现形式如图2所示。


图2   盆式绝缘子在运行中产生裂纹



二、盆式绝缘子裂纹产生的原因

盆式绝缘子在运行中产生裂纹主要原因是绝缘子制造质量不良:

在产品设计环节,绝缘子防水结构设计不合理,未充分考虑盆式绝缘子螺孔积水问题,雨水渗入盆式绝缘子螺孔内部,由于法兰下端也装有防雨帽,渗入的水分无法轻易排出,造成内部积水,侵蚀盆式绝缘子,甚至在低温环境下结冰膨胀,自内而外挤压盆式绝缘子螺孔导致破裂。


图3    PT法兰对接面内存有大量水珠


在制造环节,盆式绝缘子制造材质不良,绝缘材料特性较脆,长时间运行后,在气室压力差和户外环境急剧变化过程中,易发生开裂故障。

在装配工艺环节,盆式绝缘子、跨界片、机构安装板均在厂内总装车间装配,螺栓紧固时,未正确执行力矩预紧,力矩分布不均匀,造成盆式绝缘子部分位置应力集中。安装时的预紧力及温度变化时的热应力产生的合应力,可能超过盆式绝缘子螺孔薄弱位置的抗拉强度限值。

在出厂试验环节,相关标准主要依据能源行业标准NB/T 42105-2016《高压交流气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子》,部分质量管控较差的生产厂家甚至缺失部分试验项目,有质量问题的盆式绝缘子不能及时被检测发现。

在设备投运前的交接试验环节,因交接试验仅能开展绝缘耐压试验和局部放电带电检测,无法全面考核绝缘子质量,难以防范运行中绝缘子裂纹缺陷的发生。

三、防范盆式绝缘子裂纹的措施

一是优选设计、工艺可靠的盆式绝缘子。 加强盆式绝缘子的抽样检测,筛选出设计合理、制造质量优良、装配工艺先进的盆式绝缘子。组织主流组合电器生产厂商,研讨形成统一的盆式绝缘子规范化防水密封设计与工艺,包括防水胶涂抹工艺、螺栓垫片种类、螺栓孔硅脂填充要求等。


图4  盆式绝缘子材料性能检测和X射线检测


二是加强户外组合电器中盆式绝缘子的安装验收检查。 强化新建户外组合电器的现场安装工艺控制,规范执行盆式绝缘子的安装作业。如跨接片的安装须满足国网十八项反措12.2.1.5“如需采用跨接片,户外GIS罐体上应有专用跨接部门,禁止通过法兰螺栓直连”要求;防水胶涂抹工艺须满足反措12.2.1.6“户外GIS在安装螺孔、跨接片接触面周边部位涂防水胶”要求。


图5   法兰螺栓和跨接片连接方式


三是加强GIS设备的日常巡视。 运维单位应在冬季和夏季来临前,对户外组合电器的盆式绝缘子开裂情况开展外观特殊检查,对已开裂盆式绝缘子,加强气室压力的监测,做好补气和停电检修的预案。

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