席俊章
中国铁建电气化局集团有限公司新疆维管分公司 新疆乌鲁木齐 830000
摘 要：GIS组合电器（简称GIS设备）因其具有安全可靠性高、结构紧凑、免维护等特点，在电力系统中具有非常广泛的应用，但由于GIS设备全密封的特点，发生故障和隐患时，无法准确判断故障部位，及时进行故障处理。只能对隐患或故障设备整体进行更换。本文针对上述问题，结合自己亲自参与对铁路牵引变电所室内GIS故障避雷器更换施工的经验，对施工方法和注意事项进行总结，为以后类似故障设备的更换施工提供指导经验，节约维护成本。
关键词：铁路牵引变电所；GIS组合电器；故障避雷器更换；施工工法
1、前言
由于GIS设备是将组成电力系统的基本设备（变压器除外）、部件全部封闭在可靠接地的金属外壳之中，使得其在预防性试验中发现（如避雷器）存在隐患或者在运行过程中出现故障（如外部电源影响发生故障）时，无法准确判断隐患或故障部位，及时进行处理。只能对隐患或故障设备整体进行更换。对于GIS设备，若在质保期内发生设备故障，由设备厂家负责对故障设备免费更换；一旦超过保质期，请设备厂家售后服务人员进行故障设备更换，则需要支付高额技术指导和售后服务费用，给运营单位的成本控制带来影响。
笔者所在的精（河）伊（宁）霍（尔果斯）铁路有3座牵引变电所（分别为阿恰尔、苏古尔、苏布台）110千伏设备采用的是室内GIS设备，内部充装六氟化硫气体（SF6）介质来绝缘和消弧。该铁路2009年12月开通运行，2013年6月13日，苏古尔牵引所2#供电系统组合电器2YH（压互）的C相绝缘击穿，同时引起A、B相避雷器及四通气室气体泄漏。经过协调设备供货厂家拆解、分析，故障原因为施工工艺不达标，螺栓遗漏至C相压互绝缘盘面中，长时间运行中局部放电，导致压互绝缘击穿。因供货时间较长，质保金已支付完毕，厂家在此故障修复过程中收取了14万元的技术指导和售后服务费用，笔者对故障设备的更换过程全程进行了跟班学习，对更换施工作业流程及注意事项进行了总结。
2、工法特点
本工法对GIS设备故障避雷器更换的施工流程，人工和机械使用、施工工艺等进行了优化，并结合安装环节同时对设备进行检查及调试，大大缩短了施工工期，节约了维管成本，同时减少了故障对牵引所可靠供电的影响时间。
3、适用范围
本工法适用于既有铁路牵引变电所GIS组合电器设备故障避雷器的更换施工作业。
4、工艺原理
本工法固化了对GIS设备故障避雷器的更换及调试的各个工艺流程，对每项施工节点控制在总体施工计划时间内，及时调节和控制施工质量及时间。尤其对更换安装中需要控制的清洁度、密封性和真空度“三要素”标准严格落实，对安装各环节需及时对设备检查和调试工作进行强调，对设备施工更换结束后进行鉴定型实验的项目进行明确。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1、施工工艺流程图
5.2、操作步骤
5.2.1由现场负责人召开施工分工会，对作业组人员进行分工，各作业组组长核对本组人员、机具、材料到位情况及工作内容进行核对，对作业人员进行技术交底，详细讲解作业流程、安全卡控重点，明确作业过程中技术控制重点，对作业区清洁、有序保持方法进行强调。对施工场所周围的环境和天气进行检查，严禁在大风和阴雨天气下进行拆除更换施工，同时确保场所周围无爆破、取土等容易造成污染的其它施工作业，否则不许施工。
5.2.2所内值班员根据牵引变电所工作票制度要求，严格按照工作票内容向供电调度申请办理安全防护措施，防止施工过程中对其他运行的设备造成影响，也保证施工人员的人身安全。
5.2.3将故障的牵引所1#GIS设备三相避雷器气室及四通气室的气体用专用的SF6气体回收装置回收干净，防止对人体或环境造成损伤和污染。气体回收需要时间约3小时（气体量约10kg）。
注意：整个气体回收及施工过程中应安排专人随时注意观察所有与本气室相邻气室的气压（气体回收前先将各相邻气隔气压进行书面记录，气体回收过程中每隔半个小时进行一次压力巡查比对），发现相邻其他气室气体压力发生变化，应立即停止气体回收作业，分析、查找原因，采取处理措施。对于有带电导体存在的气室，应采取气体回补等措施，恢复原气体压力。
5.2.4气体回收完毕，作业人员身着防护服并采取必要的眼、口、鼻、皮肤防护措施后，在需要更换施工的地点安装脚手架，脚手架安装要牢固可靠，承力部位根据设备重量进行补强，以便于对拆卸、安装的GIS设备起吊，防止对连接部位造成损伤。此项工作需2-3小时。
5.2.5确定GIS设备四通气室及三相避雷器气室内SF6气体抽排干净后，利用脚手架悬挂好手扳葫芦（或倒链），用绳索或钢丝绳套将要拆除的设备与手扳葫芦吊钩连接、固定好，摇动葫芦手柄使吊钩稍微受力，打开拆解面1（如图5.2.5-1）和底座连接螺栓，先将底座拆除，再使用手板葫芦配合将三相避雷器的气室根据现场条件（向左或向右）水平移出。本步用时5小时。（为了防止恢复过程中出现零部件装配差错，在拆解前需对各连接部位拍摄视频或照片，以备参考）
组合电器压互及避雷器断面图（5.2.5-1）
5.2.6拆解面1打开后目测检查四通内部损坏及污染情况，检查盆式绝缘子表面有无闪络等缺陷，检查内部导体损伤情况，打开拆解面2检查三相避雷器内部污染情况及三相的盆式绝缘子有无损坏、闪络等情况。若各部件内无污染及闪络和损伤，则只对故障的部位进行更换；否则全部更换。本步检查用时2小时。
5.2.7若受影响的其他气室状况良好，则对四通气室及盆式绝缘子进行清洁，更换吸附剂。在清洁时要求操作人员戴专用防尘手套，利用除尘机对拆解开的四通气室及盆式绝缘子重点除尘处理，主要处理步骤如下。
5.2.7.1 绝缘件的处理
a）仔细检查气室内支撑绝缘子和盆式绝缘子的表面，有无污染、损伤等情况；
b）戴塑料薄膜手套后，使用吸附有丙酮（水乙醇）的杜邦纸对绝缘子表面进行清理，清洁时采用边旋转边擦拭的方法；
c）严禁用清洁过金属导体的纸再清理绝缘件表面；
5.2.7.2 金属导体表面的处理
a）对各导体表面镀银层进行检查，看是否完好，有无剥落、起皮、银粒附着和氧化等现象，表面应光洁平滑，呈银白色光泽，清理干净后涂导电脂；
b）对无镀银导体表面，检查有无划痕和毛边，后使用吸附有无水乙醇的白布进行清理、擦拭；
5.2.7.3 密封圈的处理
a）检查密封圈表面应光滑，无划伤、裂纹、毛刺，无粗细不均匀现象，如果有变形、开裂、损伤等现象，必须更换
b）密封圈应分类存放，安装前检查确认尺寸和规格，用喷过无水乙醇的无毛纸彻底清洁
c）由于密封圈采用的是三菱矩形槽密封结构，所以安装前必须在密封圈外侧和大气侧法兰面连续薄薄而均匀得涂抹一层密封胶，以防止密封圈氧化和增强密封性能。
d）对接法兰时，要确保密封圈不被挤出槽；
e）密封圈不能重复使用，解体面的密封圈必须重新更换；
5.2.7.4气室壳体内部清理
a）检查壳体内部应无漆瘤、焊痘、尖角毛刺等，手触光滑，壳体法兰面无磕碰、划痕，如有用细砂纸抛磨处理，用喷无水乙醇的白布擦净内表面；
b）对检查时拆卸的罐体内部紧固螺栓，检查完毕安装时应用除尘器清理螺杆及螺母内部；
5.2.7.5螺栓紧固
a）应使用力矩扳手对各部位螺栓进行紧固，紧固后力矩符合出厂说明书及相关规范要求；
b）应按对角线十字交叉均匀预紧固螺栓，螺栓不能一次拧紧，应反复多次，然后再进行最终紧固，紧固后用记号笔作好标记；
5.2.7.6更换吸附剂
a）不能在阴雨天气或空气相对湿度大于80%的条件下更换吸附剂；
b）所有打开检查过的气室都应该更换吸附剂；
c）确认吸附剂包装真空状态完好才允许直接放入产品内，控制吸附剂从取出到封入气室抽真空时间不能超过2小时，吸附剂受潮后要进行活化，焙烧活化温度350~400℃，不超过530℃，时间2小时；
d）产品封盖前确认内部清洁度和吸剂罩的螺钉已紧固
5.2.8按照拆卸的相反顺序安装更换的GIS设备（如导电杆在拆解时有损伤，需更换新的导电杆），本步用时6小时。
5.2.9气室抽真空
a）将真空泵连接管与气室的放气阀（一般设备上有标注）连接牢靠；
b）检查确认真空泵旋转方向正确后再启动真空泵；
c）抽真空到133Pa后，继续抽30min以上，保持4小时，真空降低不超过133 Pa，否则应进行漏点查找、消除和除潮工作；
d）安排专人对抽真空过程进行监护，如遇停电或真空泵故障无法继续作业时将，应立即关闭GIS设备放气阀门，并将真空泵排气阀打开，防止GIS设备内部被真空泵内的润滑油等杂质倒流污染；
5.2.10充气及静置
a）先检查待充气体是否质量良好，使用的充气设备和气体输送管路应清洁、无潮湿，无污染，连接部位牢固可靠，密封良好；
b）然后依次将气瓶、气体减压阀、气体输送管路进行连接，打开气瓶上的开关阀门、气体减压阀，用气瓶内的SF6气体赶排干净气体输送管路内空气，带气体输送管路内的空气排干净后，关上气瓶阀门，将管路和GIS设备的充气阀门连接牢固；（充气管路连接示意图（5.2.10.1）
c）按产品说明书要求，充气至规定气压。一般不允许超过规定值0.02MPa；（在充气过程中，气瓶必须保持直立状态，严格控制充气的速度，不宜过快）
d）充气完毕后，依次关闭GIS设备充气阀门、减压阀和气瓶阀门，盖紧气瓶保护帽和产品自封头保护盖。
充气管路连接示意图（5.2.10.1）
5.2.11设备试验
5.2.11.1更换的GIS设备及相关气室充气完毕后，必须静置24小时，才允许对气密性、微水进行测试。测试合格后，再对新更换的设备进行高压绝缘试验，由于只是对部分设备进行了更换施工，根据规范要求，只施加较低的耐受电压（最高施加126/√3x1.1=80kV）进行试验，试验数据只要符合规范要求即可。以上试验用时约12小时。
5.2.11.2如果不更换四通气室及侧面的盆式绝缘子，可仅进行80kV的耐压即可；如更换了侧面的盆式绝缘子则需要考虑进行184kV的耐压试验，但如果新的盆式绝缘子在厂家出厂试验时已进行了230kV的耐压，且有试验报告，也可考虑维修后只进行80kV的耐压即可）；
5.2.11.3气密性试验可采用定性检漏法，以检漏仪示值无变化为合格；微水以不超出250PPm为合格；耐压试验根据要求可选80、184、230kV/1min、5min。
6、材料、工器具及主要设备表
7.2.1发生触电或人员高空坠落事故应急措施
当发生触电或人员高空坠落事故后，应按照相应的抢救措施进行应急抢救，必要时送医院救治。
7.2.2 SF6气体中毒应急措施
发现有人员SF6气体中毒现象，应立即疏散人员，将中毒人员抬至远离作业地点的阴凉通风处，对人员进行临时抢救，必要时送至就近医院进行施救。并指挥疏散现场无关人员，打开室内全部排风装置排除有毒气体。
8、效益分析
通过本工法的应用，节省了聘请厂家售后人员所产生的技术指导和售后服务所发生的费用，既节约了维管成本，也提高了职工维护操作技能。
9、应用实例
⑴2015年8月24日，笔者所在的精伊霍铁路苏古尔牵引变电所在倒切进线电源期间，1#系统的B相避雷器绝缘击穿放电，SF6气体从泄压口喷出，1LA（避雷器）气室气压降低为零，引起1#进线电源跳闸。后与设备供货厂家联系售后事宜，厂家提出需支付12万元的技术指导和售后服务费。由于无法和厂家就售后服务费用达成一致，在2015年10月份，笔者所在的单位组织人员，历时5天，运用此工法对故障的避雷器进行了整体更换，更换完毕，经试验各项参数符合要求，带电后运行正常。
⑵2017年3月18日，笔者所在的精伊霍铁路苏古尔牵引所2#进线电源线路因恶劣天气影响，电压发生波动，造成2#系统的B相避雷器绝缘击穿放电，SF6气体从泄压口喷出，2LA（避雷器）气室气压降低为零。在2017年6月份，在备品备件到货后，笔者所在的单位组织人员，历时4.5天，运用此工法对故障的避雷器进行了整体更换，经试验各项参数符合要求，带电后运行正常。
参考文献
[1]铁运1999[101]号《牵引变电所安全工作规程》
[2]GB/T 11022 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求
[3]GB 7674 额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备
[4]GB/T 11023 高压开关设备六氟化硫气体密封试验导则
[5]DL/T 618 气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程
[6]DL/T 506 SF6气体绝缘设备中水分含量测定方法
[7]DL/T 555 气体绝缘金属封闭开关设备现场耐压及绝缘试验导则
论文作者:席俊章
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/25
标签：设备论文; 气体论文; 避雷器论文; 故障论文; 作业论文; 绝缘子论文; 密封圈论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;