組合電器壓力防爆膜

A. 運行中的GIS六氟化硫氣體泄漏緊急事故處理

在電力系統配電裝置中，全封閉式SF6組合絕緣電器因其能量空間密度大、安全可靠性高、絕緣性能優越及其便於實現室內配電等優點得到了廣泛應用。而在電力設備的運行過程中，完善的繼電保護裝置和設備的狀態狀態檢測是必不可少的。此處將結合2009年山東濰坊奎文220KV變電站的春檢經歷對全封閉式SF6組合絕緣電器運行的一些故障狀態和處理方法進行敘述。

奎文變電站結構及其設備簡介：室內配電，220KV高壓室(樓上）：平頂山高壓開關廠GIS，110KV高壓室設備(樓下中間）：西安高壓電器研究所有限責任公司產品，10KV高壓室（樓下南側）：五洲ABB產品，1主變及通風室（樓下北側）。

2009春檢內容概述：110KV GIS內部氣體壓力下降，設備低壓報警，說明氣體年泄露率不達標；110KV GIS,220KV GIS氣室微水超標；1主變本體滲油。檢修報告有濰坊市供電公司修驗場給出。檢修任務由濰坊送變電工程公司（未出工程項目保修期，屬消缺范疇），廠家和濰坊電業局修驗場共同承擔。

（一）全封閉式SF6組合絕緣電器內部氣室氣體壓力下降故障分析與預防措施

1、問題：該問題全部出現在由西高所生產的全封閉式SF6組合絕緣電器上，包括多處出線間隔，PT間隔。主要集中在設備上的進線氣室和隔離開關氣室。

2、故障檢測手段：奎文站設備的氣體密度標准為斷路器氣室0.52MPa，其他無斷弧功能的氣室0.42MPa。當氣室氣體壓力下降時，一方面設備上的氣體壓力表會出現不合理的下降，即超過國標的氣體年泄露率（檢測可信度低，主要在於量測誤差大，且受到環境溫度變化的影響較大）。另一方面，設備可以通過繼電保護裝置(氣體密度繼電器）發出遙測和遙信等保護信號，通過後台機可及時監測氣體密度。當儀表等機械強度較弱的設備部件損壞導致大量SF6氣體泄露時，裝設在高壓室內的氣體報警裝置將動作發出報警信號。

3、GIS氣體壓力不正常可能帶來的後果：

（1）SF6氣體作為一種高電氣絕緣強度的絕緣介質，是設備絕緣的主要組成部分，當氣體壓力下降時，設備的絕緣強度將隨之下降。造成GIS承受過電壓的能力下降。當氣體壓力下降超過一定的閾值後，GIS甚至不能保障工頻電壓的絕緣強度（由於自動保護裝置的作用，除非極端情況，否則不會出現此情況），設備的內部導體將會對設備外殼放電造成接地短路故障。若繼電保護裝置沒有動作及時切除故障部分，則故障可能會發展成為相間故障，造成系統內部震盪和巨大的電動力毀壞電氣設備。

（2）SF6氣體不僅是設備絕緣的重要組成部分，而且是GIS斷路器氣室的主要滅弧介質。當斷路器氣室氣體壓力下降時，其滅弧能力隨之下降、如果斷路器氣室的氣體壓力下降超過一定的閾值，氣體的滅弧能力嚴重下降。繼電保護裝置此時將會閉鎖斷路器分合功能，造成開關電路能力消失。如果保護裝置未閉鎖斷路器分合功能而此時又發生分合斷路器的操作，由於不能在有效的時間和空間里切斷電弧，若電弧接觸設備外殼，將會造成相應的電氣設備故障。

4、相關理論分析：（1）關於SF6氣體高氣壓的分析：，由帕邢定律曲線可知，採用高氣壓的情況下，氣體的密度增大，電子的平均自由程縮短，相鄰兩次碰撞之間，電子積聚起足夠能量的概率減小，即增大了電離的難度使得放電電壓升高。（2）採用SF6作為絕緣介質的原因分析：SF6具有很強的電負性，容易吸附活動性較強的電子形成穩定的負性分子，削弱氣體的電力過程，提高放電電壓；化學性質穩定，具有很高的電氣絕緣強度；SF6氣體擁有優良的滅弧性能，其滅弧能力是空氣的100倍。

5、處理的基本方法：由於採用的策略仍然是預防性的檢修。所以方法也比較傳統，就是將GIS外殼的漏點找出來，然後將漏點修復即可。在檢修過程中，採用傳統的包紮法對組合電器漏氣氣室進行漏點的區域確定，確定區域後用SF6檢漏儀探頭對出現漏氣的區域進行掃描，找出漏點（在基本確認漏點位置的大體情況下，可採用塗抹肥皂泡的方法進一步確認）。漏點主要分布在氣室的連接處，用綠色膠帶標示（兩相通氣室的連接處）比較容易發生泄漏。這點從物理上也比較融容易理解，此處金屬貼合面出在安裝時採用密封圈和密封膠密封，如果密封圈質量不好或密封膠沒有塗勻，在或者緊固螺絲所上力矩不均勻，都可能引發漏點的產生和發展。而另一個比較容易發現漏點的地方在於儀表的介面，自封閥的管體連接處。這是由機械結構造成的。另外，在檢修過程中，發現在一個氣室的電纜終端存在漏點，而又一個氣室得筒壁上發現了漏點。發現漏點漏後，對於介面處的漏點往往採用重新緊固，換密封圈等措施即可消除漏點；電纜終端處漏點由於是110KV高壓電纜，故要求廠家重新製作電纜終端；對於筒壁上的漏點則找專門的廠家對漏點進行了焊接修復（焊接由專人完成，防止GIS筒壁內側因高溫產生理性變化，造成筒內分解出雜質，嚴重損壞氣室內部絕緣環境）。

6對GIS 漏氣故障監測方法及其防止此類故障發生措施的認識和見解。

採用氣體密度繼電器，將氣體密度信號傳送到繼電保護設備可以視作是一種監測方法。但是這種監測方法有一定的局限性，這主要是因為氣體的密度和活動性受溫度或震動的影響。特別是斷路器氣室，動作機構在分合脫扣的瞬間會引發斷路器很大的震動；而溫度不同時，氣體的活動性和膨脹系數也不同。有人指出氣體密度繼電器的安裝位置對測量精確度有一定的影響。我認為，對於氣體泄漏的監測，應當著重從以下方面著種種考慮：

（1）考慮外界震動或分合對於測量誤差的影響及其糾正這種干擾的方法。最基本的如採用多台斷路器下，未動作斷路器的相關參量比較。

（2）考慮溫度不同時，氣體密度和壓力的變化，考慮斷路器內部氣體的在不同位置的溫度分布；季節和天氣變化時，考慮氣體密度分布。

（3）綜合其他的信號對漏氣進行判斷：比如導體通過的電流大小（電阻發熱）作為考慮因素；內部發生局部放電情況下，局部放電信號和氣體密度信號的綜合。當然，這些依賴於信號的處理及其智能化的分析過程。

（4）檢測和監測並舉的方法：現在已經存在激光攝像式SF6氣體泄露檢測儀，據說存在很高的靈敏性。從經濟性角度，可以作為在線監測的補充。另外，氣室的薄弱點也有一定的特點，這就為這種檢測手段提供了快速處理的方法。

（5）最為重要的我認為應當是氣體快速泄漏可能導致嚴重故障的情況的診斷，這種診斷必須快速，精確。例如：氣體發生快速泄露，導體已經發生放電（溫度的變化），而設備又不裝備高靈敏性快速動作保護（比如縱連差動保護）的情況。

關於此類故障的預防，我認為集中在以下2個方面：

（1）提高電力系統設備的加工精度，改善GIS設備所採用的材料。如採用超低溫度進行電氣組裝。

（2）提高電氣建設和運行人員的作業水準，嚴格按照完善的規程作業。

（二）全封閉式SF6組合絕緣電器內部氣室氣體微水超標故障分析及預防措施

1、問題：該問題在西高所所產的110KV GIS中比較嚴重，而平頂山高壓開關廠也有一個間隔的PT氣室微水超標。

2、故障監測手段：微水的標准在不同類型的氣室有不同的規定，可以參考相關規程。本站由修驗場進行檢測，通過微水測試儀獲得氣室的微水情況。從繼電保護遙信的配置來看，沒有微水量的遙信信號。因此，在本次檢修和本站的平常運行中，微水的監測一直採用的是離線的監測方法。（注意：按照規程規定，新注入氣體的微水檢測應在充氣完成後24小時進行）

3、微水超標的危害：常態下，SF6氣體有良好的絕緣性能和滅弧性能，而當大氣中的水分侵入氣室內部或氣室筒壁介質中的水分逸出時，SF6氣體中的水分會增加。隨之帶來的後果是氣體電氣強度顯著下降。尤其是斷路器這種有電弧存在的氣室里， SF6氣體在電弧和水分的共同作用下會產生理化反應，最終生成腐蝕性很強的氫氟酸、硫酸和其他毒性很強的化學物質等，對斷路器的絕緣材料或金屬材料造成腐蝕，使絕緣劣化。另外，當微水嚴重超標時，甚至會造成導體對筒壁放電，筒壁內側的沿面閃絡。在得不到及時處理的情況下，最終導致電氣事故發生。

4、相關理論分析

從設計絕緣的角度考慮，我們希望主設備的絕緣盡量的均勻。而對於SF6氣體而言，其優良絕緣性能的充分發揮更是只有在均勻電場中才能得以實現。當氣體中含有水分時，由電弧和局部放電激發，SF6熱離解產生硫和氟，這些雜質和水分裂解產生的氧氣和氫氣發生一系列理化反應生成氫氟酸、硫酸和金屬氟化物等。這些雜質會腐蝕內側的筒壁，破壞電場的均勻性，毀壞絕緣。因此，GIS對水分及雜質的控制要求非常嚴格。

個人的理解：SF6中含有水分時的分析可以借鑒液體電介質的擊穿的相關理論，如「小橋理論」分析。水分在內部導致的雜質會在原先近乎均勻絕緣的絕緣結構中構建絕緣的不均勻區域，看起來就像是通向絕緣水平降低的「小橋」，而這個「小橋」區域就是「木桶短板」中的那塊短板。

5、微水超標的原因分析：

（1）SF6氣體產品質量不合格。即注入設備的新氣不合格，這主要是由制氣廠對新氣檢測不嚴，運輸過程中和存放環境不符合要求，存儲時間過長等原因造成的。

（2）斷路器充入SF6氣體時帶進水分，這主要是工作人員不按規程和檢修操作要求進行操作導致的。

（3）絕緣件帶入的水分。廠家在裝配前對絕緣未作乾燥處理或乾燥處理不合格。檢修過程中，絕緣件暴露在空氣中受潮。

（4）透過密封連接處滲入水分。外界的水分壓力比氣室內部高。水分從管壁連接等處滲入。
（5）泄漏點滲入水分。充氣口、管路接頭、法蘭處滲漏、鋁鑄件砂孔等泄漏點，是水份滲入斷路器內部的通道，空氣中的水蒸氣逐漸滲透到設備的內部。

（6）電氣安裝過程沒有按照規程規定的溫度和濕度進行。

（7）氣體水分吸附劑受潮。這個一般影響較少，因為完好的吸附劑是真空包裝的，當發現真空包裝發生異常時，這帶吸附劑將不在使用。

6、微水超標處理基本方法：將測得微水超標的氣室內的氣體直接排放到大氣中去（按照規程規定，應當通過SF6回收裝置回收，但限於回收提純成本過高而違規操作）；更換吸附

劑（新的完好的吸附劑用真空包裝，更換前最好用烤箱加熱後再更換）；通過真空泵提取真空直至氣室內部負壓達到規程標准（由於採用麥氏真空計測真空度，所以不太精準，而真空泵上的真空度儀表示數也不太可信。因此，真空度相對規程規定裕度要大一些。另外，用麥氏真空計測量真空度時，操作要規范，要防止真空計中的水銀通過自封閥進入筒內造成絕緣事故）；通過注入乾燥氮氣的方法對氣室進行進一步乾燥；再提取真空至達標；注入新的SF6氣體（注氣時要注意氣體品牌，不同廠家的氣體盡量不要混充，新氣和舊氣盡量不要混充）。

7、對GIS 微水超標故障監測方法及其防止此類故障發生措施的認識和見解。

限於自身認識及實踐，對GIS 微水超標故障監測方法了解甚淺。而我認：為對GIS微水的在線監測也不過是借鑒類似於變壓器油水分檢測或者氫冷發電機氫氣濕度的檢測方法。微水檢測，平時的離線檢測手段也不過是採用露點儀。將儀器中的檢測露點的感測器即濕度感測器裝設到設備內部即可實現監測，但是這也存在可行性和經濟性的考慮。這些同樣依賴於更新的感測器技術的發展和通信技術的進步。

關於此類故障的防範，我認為集中做好以下兩點：

（1）提高電器產品及相關產品的生產質量和技術，例如GIS上採用自封充氣閥就是一個很好的例子。

（2）提升電力建設人員的作業水平，這點很關鍵。

（3）提升電網的自動化水平，著重發展電氣設備的在線監測技術。

結語：從這次春檢過程來看，電力系統的建設與運行必須注意以下幾點：1、合理的選擇電氣產品，在這次檢修和運行中，西高所的產品質量相對於四大高壓開關廠（沈開，西開。平開，泰開）的產品質量較差；2、提高電力系統作業人員的素質水平，嚴格管理，很多故障的原因都是由於建設或運行中作業人員違規操作釀成的後果；3、研究電力系統運行過程的故障檢測技術，提高電力系統運行的自動化水平。

B. GIS (組合電器)的特點是什麼

GIS是Gas Insulated metal-enclosed Switchgear的縮寫，意思是氣體絕緣金屬封閉開關。把各種控制、開關、保護電器，全部封裝在接地的金屬殼體內，殼內充以一定壓力的SF6氣體作為相間及對地的絕緣。國內稱之為封閉式組合電器。 包括：斷路器、隔離開關、接地開關、互感器（PT及CT）、避雷器和連接母線。
世界上第一套GIS於1967年在德國投入運行，由西門子公司製造，電壓等級為126kV，採用油斷路器，分相布置。
由於第二次世界大戰後德國迅速的經濟發展和重建被破壞城市和工廠的要求，在那時經濟飛速發展，對能量的需求迫切，城市中電力增長極快，有時一年增長20%。這樣僅在三年的時間里就使電力加倍。在城市內的供電點採用常規空氣絕緣設備顯然是不現實的，需要緊湊設計的戶內裝置，因而採用SF6絕緣的GIS應運而生。
與常規的敞開式高壓電器設備相比，GIS有以下優缺點：
1）佔地面積及體積小，如126kV等級，GIS的佔地面積為敞開式的7.6%，體積為敞開式的6.1%，而252kV等級，GIS的佔地面積為敞開式的4.0%，體積為敞開式的2.1%；2）維護周期長，或者不需要檢修；3）受環境影響小。可用於濕熱、污穢、高寒地區等嚴酷環境條件；4）製造困難，價格貴。

C. 請問電力GIS設備即氣體絕緣組合電器是否屬於特種設備是否屬於「壓力管道」或「壓力容器」請詳細說明

氣體絕緣金屬封閉組合電器是不屬於特種設備的。特種設備是指對人身和財產安全有較大危險性的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛。依據：特種設備安全法第二條特種設備的生產（包括設計、製造、安裝、改造、修理）、經營、使用、檢驗、檢測和特種設備安全的監督管理，適用本法。本法所稱特種設備，是指對人身和財產安全有較大危險性的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施、場（廠）內專用機動車輛，以及法律、行政法規規定適用本法的其他特種設備。國家對特種設備實行目錄管理。特種設備目錄由國務院負責特種設備安全監督管理的部門制定，報國務院批准後執行。質檢總局關於修訂《特種設備目錄》的公告(2014年第114號)根據《中華人民共和國特種設備安全法》《特種設備安全監察條例》的規定，質檢總局修訂了《特種設備目錄》，經國務院批准，現予以公布施行。同時，《關於公布的通知》（國質檢鍋〔2004〕31號）和《關於增補特種設備目錄的通知》（國質檢特〔2010〕22號）予以廢止。《特種設備目錄》由質檢總局負責解釋。特此公告。附件：特種設備目錄質檢總局2014年10月30日

D. 請問封閉式組合電器（GIS）在正常運行時內部的溫度濕度壓力大概是多少

對於110kv GIS來說，各個廠家的產品充氣壓力值不同，舉例來說，廈門某家開關公司110kv的GIS（在那裡工作了兩年）的斷路器運行時氣室壓力0.6 mpa，其他開關氣室為0.5 mpa。溫度濕度因為沒有在開關內裝設感測器所以沒有讀出數據，但是溫升要求是有規定的，斷路器內的含水量不能超過150ppm ，其他開關氣室不能超過250 ppm。至於導體溫升我無法補充，求高手。

E. SF6負荷開關+熔斷器組合電器(ABB全密封全絕緣櫃)20℃時SF6氣體壓力值是多少包括最高值，最低值和額定值

你所指的應該就是ABB 的Safe ring系列吧， 20℃的額定壓力值為0.4bar (相對壓力），最低壓力值在壓力表上能直接看出來的，到紅區就是最低壓力值，最高壓力值應該

看看用戶手冊的13頁，具體數值現在是否有更新，也可以直接看下壓力表的表盤