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摘要：本文提及的220kVGIS设备为某500kV变电站的220kV户外设备，该系统为天津电网的枢纽节点，其运行的安全可靠性影响到东部电网的安全供电能力。而其于2009年投运后，分别于2011年和2012年分别发生两起因防爆膜漏气故障导致220kV母线间隔设备停电检修的故障，引起了上级有关部门的重视。本文主要阐述导致防爆膜破裂的原因，以及我们实际根治防爆膜漏气故障，保障设备的正常供电的措施和方法。
关键词：GIS设备；防爆膜；漏气故障；新型防尘帽
本文提及的220kV系统为户外GIS设备，双母线双分段接线方式，为苏州现代重工中国电气有限公司于2009年4月生产，型号为：300SR，设备各气室的压力值如下：
20℃额定压力：断路器0.7MPa，其他0.5MPa。
20℃最小气体压力：断路器0.62MPa，其他0.45MPa。
其他气室的一次报警压力值为0.47MPa，二次报警压力值为0.45MPa。
2011年12月5日，220kVGIS设备某间隔报“第2-4气室SF6漏气”信号，运维人员随即到设备区检查2、3、4气室的压力值，发现4气室的压力值已经降至0.465MPa，压力继电器动作正确。事发半小时后，后台继续报警：第2-4气室漏气至最低功能，现场检查气压表指示为0.445MPa。
该间隔的接地刀闸C相气室的防爆膜漏气，由于三相气室互通，其气压迅速降低至最低功能压力以下，即该该刀闸不能正常操作，甚至不能保持正常电气绝缘。其次，如果处理该气室漏气，需要将该间隔、相关联母线停电进行处理，影响设备运行可靠性。经过检修人员检测，发现接地刀闸C相的防爆膜处有气体泄漏迹象，部位如下图：
图 漏气部位
1、防爆膜的作用及原理
GIS设备防爆膜的作用：GIS设备的外壳用铝合金或者钢材制成，当母线管或原件内部发生故障时，电弧使SF6气体的压力升高，如果没有防爆装置，则可造成外壳爆炸。因此防爆膜是GIS设备的一种外壳保护。
防爆膜原理：一个圆形的金属片，在其上刻出一定厚度的线槽，金属的材质以及线槽的宽度以及深度决定了气体突破金属片的压力，经计算，可以得出这种结构可以抗内部气压值，该值即为防爆膜的动作压力。
2、故障原因分析
在2011年12月至2012年01月期间的两起因防爆膜破裂导致的漏气事故中，我们均发现了一个共同点，就是在检修拆下来的破裂防爆膜的上面均发现了覆冰，其释放气道内部也出现了腐蚀情况。
防爆膜上面出现的覆冰可能是导致防爆膜出现破裂的一个原因。而我们在母线停电处理故障期间对停电间隔的174个防爆膜内部进行检查，发现防尘帽与防爆膜的弯口配合不牢靠的防尘帽有100个，占比最高。
我们分析：正因为防尘帽与防爆膜的弯口配合不牢靠，有效螺纹数比较少，才导致外界的湿空气侵入到防爆膜弯口内，且不易逸出，久而久之，凝露会锈蚀弯口以及金属防爆膜，造成防爆膜的强度降低，引发破裂，造成气室漏气，因此我们判定这是引起防爆膜破裂漏气的关键原因。
3、处理对策
对策：在防尘帽以及防爆膜弯口的螺纹上涂PRTV，以增加其啮合程度，增强防水性能。
PRTV全称为电力设备外绝缘用持久性就地成型防污闪复合涂料；其性能主要有以下特点：
优良的憎水性；在恶劣天气两"雾、露、毛毛而下的涂层表面也不形成连续水膜；
超强附着力，耐酸、碱、盐和强氧化剂腐蚀；
抵抗环境侵蚀；
我们在户外的防爆膜弯口上涂抹PRTV，主要利用其憎水性以及抗侵蚀能力。
4、处理效果：
我们利用该站220kV甲母线停电检修的时机，对全部弯口朝向向上或水平的出口配置有防尘帽的174个防爆膜弯口进行清理并涂PRTV的处理。
对策实施后，我们选定2012年06月---2014年03月期间内两个冬季和两个夏季为考验期。在试验期间，试验母线段上的一个防爆膜又发生险情：2014年02月10日又发生某间隔刀闸气室气压轻微降低，后检查是防爆膜处有漏气点随后采取补气来修正气压，待日后有机会再进行检修处理。经检查发现，该弯口内进 水较为严重，且反复进水，防尘帽无明显损伤。
只要爆膜弯口内壁有进水痕迹，均存在防爆膜破裂导致漏气的隐患。针对这种突发情况，我们将全部施涂PRTV的防尘帽均拆检，发现涂PRTV后防爆膜弯口内壁进水的防尘帽有10个，相比涂之前的36个，有大幅下降。说明螺纹接口处涂PRTV可以改善防爆膜弯口与防尘帽之间的啮合程度，但不能够实现其在户外条件下长期运行后的防止潮气入侵。
5、反思及进一步对策
经检查，10个有进水痕迹的10个防爆膜中均存在以下问题：
防尘帽与防爆膜的弯口配合不紧密；
防尘帽与防爆膜的弯口配合不牢靠，有效螺纹数比较少。
正因为这些因素，才导致外界的湿空气侵入到防爆膜弯口内，且不易逸出，久而久之，凝露会锈蚀弯口以及金属防爆膜，造成防爆膜的强度降低，引发破裂，造成气室漏气，因此该原因为要因;
我们在相关资料上查找弯口（钢）、防尘罩（硬橡胶）以及PRTV（取类似瓷质）的线膨胀系数（0℃）（1/℃），分别为10、7*10-5、6*10-6。作为两个啮合主体的弯口和防尘罩的线膨胀系数相差很大，近5个数量级。因此其在天气温度变化较大的时候，会出现啮合不紧密的情况。
我们针对以上原因制定如下对策：制作一个与防爆膜弯口相匹配、材料相近的、不影响防爆膜功能的、防尘效果好的防尘罩。制作时主要考虑的因素：
完全匹配弯口外径以及内螺纹数量；
增加外扣盖结构，防止雨水或者露水渗入，增强防水性能；
增加外防爆膜，强度要大大低于GIS设备本身的防爆膜强度，保证本体防爆膜能够正常动作；
外防爆膜结构要增加水封结构，增强防水性能。
选取的材质应该接近弯口的钢材质，避免热膨胀系数差别过大，建议选取为不锈钢。
我们对制作后的成品做了相关试验：防爆膜的动作压力为2MPa，远大于防尘罩外防爆膜——铝膜的承压力0.5MPa，因此，新型防尘帽不影响防爆膜的安全动作。
我们对安装新型防尘帽的10个位置进行复检，发现防爆膜弯口内部没有进水痕迹，且从螺纹看外界水渍、尘土也没有浸透迹象。参考第一个循环中的试验周期为大致两年，因此，我们设定2014年04月
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2015年11月期间内两个冬季和两个夏季为考验期。在试验期中，我们对220kV甲母线上的174个防爆膜进行效果检查，发现防爆膜弯口内壁无进水痕迹，效果非常好。
7、结语
综上所述，新型防尘帽的研发可以有效解决防爆膜的渗水故障，在保证防爆膜安全动作的前提下，妥善解决防爆膜的渗水故障问题，且更换较为便捷。而如更换防爆膜弯口及相关配件，需将GIS设备进行停电、抽气处理。这样处理会严重降低设备的可靠性，影响设备的使用效能。因此，本文提出的方法有效解决了现代重工220kVGIS防爆膜气道频繁渗水漏气的缺陷，为区域高压电网的安全可靠运行作出了贡献。
参考文献：
[1]现代重工252kVGIS技术手册，2009.04（29）
[2]左亚芳，GIS设备运行维护及故障处理，中国电力出版社，2013.06（8）
作者简介
孙长虹,男，汉，硕士研究生；职称： 工程师；研究方向：变电运维检修；供职单位：国网天津市电力公司检修公司；供职单位所在省市：天津市；单位邮编：300450
论文作者:孙长虹
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/29
标签：防爆膜论文; 设备论文; 母线论文; 压力论文; 故障论文; 间隔论文; 螺纹论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;