摘要：针对三门核电一期工程500kVGIS出线套管上法兰接线板腐蚀过热故障进行原因分析，根据故障原因提出了优化设计方案，并按照最新设计重新更换套管上法兰接线板，为二期工程及沿海地区电厂的设计及维护工作提供参考。
关键词：GIS；出线套管；接线板；腐蚀；优化；更换
引言
三门核电500kV配电装置采用一个半断路器接线方式，使用分相隔离式、SF6气体绝缘、全金属封闭式电器（GIS），其外壳和导体均由铝材制成。GIS设备为积木式结构，主要由断路器、隔离开关、检修接地开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管等部分组成。除出线架空处的避雷器外，三门核电所用500kV配电装置内的电气设备均为全金属封闭式电器[1]。500kV配电装置出线侧与架空线连接，一方面接受发电机发出的电能，通过架空出线把电能从电厂输送到电网，另一方面，在机组起停期间，500kV作为优先电源，通过主变和高压厂变对起停机厂用负荷供电。
1 故障现象描述
2016年3月，在500kV GIS预维工作中，发现三浦5805线和回门5806 线三相出线套管上法兰接线板位置均有不同程度的镀银层腐蚀且存在过热迹象。如不及时处理该问题，搭接面镀银层继续腐蚀使接触面接触电阻持续升高，线路带载后大电流将导致接触面局部过热，甚至可能发生线路熔断等严重后果。以5806线为例，具体问题描述如下：
线夹与L型搭接面电力脂涂抹过多且不均匀，电力脂存在轻微老化现象（图1）。检查L型板与套管顶面接触，发现套管顶面镀银层裸露部分已完全腐蚀（图2）。搭接面存在较多白色粉末。
图1 A相线夹与L型搭接面
图2 A相套管顶面镀银层
测量各相线夹接触电阻，发现C相接触面电阻达65微欧，对比偏大7倍。拆开C相线夹搭接面发现该接触面未涂抹电力脂，接触面夹杂了一层约0.5mm厚的白色固体粉末。
清除白色粉末后，用细砂纸和酒精对接触面进行打磨清理，露出镀银层后重新涂抹电力脂并回装，复测接触电阻均在10微欧左右。
2 故障原因分析及处理
经电厂技术人员和厂方人员联合诊断得出，现有套管顶部采用法兰面螺栓连接L型接线板引出结构。该结构容易积水，造成空气中的腐蚀物在镀银接触面进行沉积，我厂处于沿海，属于最高污秽等级4级区域，空气潮湿，且富含氯离子，氯离子可以破坏铝合金氧化膜的腐蚀钝化作用，使铝合金发生点蚀并逐渐发展为剥层腐蚀，腐蚀物使镀银层呈现起皮及粉化现象。腐蚀从接触面边缘向中心延伸，局部造成铜铝直接接触，遇电解质构成电化学腐蚀，造成接触面电阻电导率增加、接触面积减小，由R=ρL/S 得接触电阻增大。
鉴于此，电厂决定取消L型接线板与上法兰的螺栓连接设计（图3），更换为I型接线板与上法兰直接焊接（图4），减少雨水沉积，避免腐蚀。
图3 L型接线板与上法兰的螺栓连接设计
图4 I型接线板与上法兰直接焊接
3更换处理过程
3.1需更换套管上法兰及接线板所在间隔停电后，拆除连接导线及均压环，并将拆解部位罐体及瓷套管外表面提前清理干净。将套管所在气室气体回收至0表压，相邻气室气体回收至 0.25MPa 表压；
3.2 瓷套拆卸配合：
人员上到套管上部将吊绳固定在套管上法兰部位，人员离开套管上部后用吊车使吊绳微微吃力即可；
松开套管下法兰与支撑座之间紧固螺栓，将套管吊起并移出，拆解部位用塑料薄膜及透明胶带包扎好，防止灰尘、杂质等进入罐体内部；
将套管吊到指定位置。
3.3 瓷套水平放置：根据下列步骤，将套管缓慢放置地面上，并用保护罩将套管下部导电杆保护好，套管下法兰与保护罩之间用螺栓临时固定。
将套管缓慢下放至合适位置，安装套管尾部的保护罩，并用螺栓进行临时紧固（图5）；
图5 安装保护罩
使用双钩，将瓷套管下方平躺（图6）：用吊住瓷套管头部的主钩使500 kV瓷套管就位至存放位置，当瓷套管下端距离地面20cm 时停止；使用副钩用吊绳吊住套管下法兰；慢慢上升副钩，下降主钩，如此反复操作，使瓷套管从竖直位置缓慢下放至水平平躺，放置平整干净地面的枕木上（图7）。
图6
图7
3.4 瓷套接线板更换配合：
拆除套管尾部保护罩，将导电杆头部用气泡垫包好，用吊绳固定好套管上法兰接线板，松开上法兰紧固螺栓，吊车将导电杆装配慢慢由瓷套中移出部分长度；
拆除导电杆，更换上法兰，回装导电杆，用吊车将导电杆装置慢慢放入瓷套中（须避免碰伤瓷套）。注意起吊前要检查吊绳是否完好无损，导电杆另一侧有专人监护。
3.5 瓷套安装配合：将套管吊起，清理瓷套内部及导电杆，涂抹导电硅脂，重新回装套管。
瓷套管吊装位置: 上部用吊车的主钩抬，下端用吊车的副钩抬（图8）；
用吊车抬起瓷套管过程: 吊车的主钩和副钩同时起吊，离地面2M 的高度时，吊车的主钩停止，吊车的副钩慢慢下降，使550KV 瓷套管向地面倾斜，头部向上。当瓷套管下端距离地面20cm 时，吊车的主钩和副钩同时上升，约离地面2M 的高度时，然后让吊车的副钩慢慢下降，如此反复操作，瓷套管每下降一次，瓷套管的倾斜角度增加若干度，之后使其缓慢竖起直至垂直。此时解开吊车副钩的绳索，撤出吊车的副钩，单独用吊住瓷套管头部的主钩使550KV 瓷套管就位（图9）；
图8
图9
拆卸保护罩: 将套管尾部的保护罩卸去，清理瓷套管内部的导电杆及瓷套管内壁，瓷套管内部清理干净后用塑料布将瓷套管下法兰罩住，防止灰尘进入；
将套管吊装就位，安装套管下法兰与支撑座之间紧固螺栓，并且按照力矩表打好力矩。
3.6 重复上述步骤，更换其它相接线板；
3.7 更换吸附剂及密封圈；
3.8 对回收至零表压的气室抽真空至≤40Pa 后继续抽 0.5 小时，停泵并静止 2 小时，重新测量真空度不大于 133Pa，充入SF6气体至额定压力，恢复降压气室气体压力至额定；
3.9 静置24小时后进行各项试验：检漏、微水测量、回路电阻测量、工频耐压试验。
4工频耐压试验
4.1 500kV GIS出线套管交流耐压试验试验电压和加压曲线：
根据标准，试验电压为被试品出厂试验电压的80%，即740×0.8=592kV。加压程序如图10所示，其中：
318kV：15min 老练时间；
592kV：1min 交流耐压试验；
318kV：局放测量
图10 500kV GIS出线套管交流耐压试验加压程序
4.2 交流耐压试验判据
如GIS套管的每一部件均已按以上选定的试验程序耐受规定的试验电压而无击穿放电，则整个GIS套管通过耐压试验。
如在试验过程中发生击穿放电，则根据现场情况进行综合判断，一般可进行重复试验，重复试验通过则可判断放电为自恢复放电，整个GIS出线套管通过试验，如重复试验失败，应对有怀疑的部位解体、检查绝缘，经处理后再进行一次耐压试验直到通过。
4.3局部放电试验
耐压试验完成后，降压至318kV对此次耐压试验涉及的GIS气室进行超声局放测量。首先测量背景超声波形，录下背景超声强度图，然后对套管气室进行超声强度测量，比较背景超声波强度图，以判断内部有无局放故障存在。
5 结束语
通过对三门核电一期工程500kV GIS出线套管的更换处理，可对二期工程及沿海地区电厂GIS出线套管选型有积极的行业借鉴价值，建议使用焊接一体式，不要使用L型连接式。若已使用L型，此文可为更换出线套管接线板提供参考。出线套管接线板处于电厂输电关键路径，不能让此处成为薄弱环节，通过对本次缺陷的处理，彻底消除了腐蚀熔融风险，从而保证500kV GIS能安全稳定运行，进而提高电力系统的安全稳定性。
参考文献
[1]中国核工业集团公司.AP1000核电厂系统与设备.北京:中国原子能出版传媒有限公司,2010.
作者简介
房二磊(1987-)，从事500kV开关站、220kV开关站、大型油浸式变压器、中压开关柜、发电机出口断路器等设备的调试、维护及技术管理工作。
论文作者:房二磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：套管论文; 法兰论文; 吊车论文; 耐压论文; 接触面论文; 螺栓论文; 护罩论文; 《电力设备》2019年第1期论文;