胡运杰、杨飞、洪毅
国网孝感供电公司，湖北 孝感市 432100
摘要：防爆膜是GIS设备的压力保护装置，其作用是在GIS设备发生故障，压力突增时，及时的将压力卸掉，以保证GIS设备不发生爆炸事故。本文介绍一起因220kVGIS设备防爆膜选择不当，造成GIS设备防爆膜非故障破裂的事故，并对故障进行了分析，为消除今后GIS设备类似故障提供的方法和手段。
关键词：GIS设备；防爆膜；原因分析
1 引言
GIS设备全称气体绝缘封闭组合电器，其将断路器隔离开关、接地开关互感器、避雷器、母线连接件和出线终端等封装在金属罐体内，并在内部充满六化硫气体而成，具有占地面积小，不受外界环境影响，可靠性高，实用性强，维护工作量小，检修周期长等优点，目前被广泛运用，其故障率仅为常规敞开式设备的20%至40%。
防爆膜为GIS设备重要的压力保护元件，但是它的非正常动作会引起设备停电，造成很大的不良影响，本文针对一起220kV GIS设备防爆膜非正常动作事故发生的可能原因进行分析，进而提出相应的防范措施，未经消除今后GIS设备类似故障，提供了方法和手段。
2 事故概况
2020年8月1日16时15分，某220kV变电站运维人员接到监控电话通知，220kV红225开关A相气室低气压闭锁。16时29分，运维人员佩戴防毒面具，现场检查发现红225开关A相气室压力表为0.24Mpa左右（额定压力为0.6Mpa），A相气室有严重漏气声，现场人员与该开关保持足够的安全距离，检查完毕迅速撤离现场。为防止气体压力降低造成母线相间（对地）短路故障，申请红#2母线临时停运。17时27分，中调下令220kV红#2母线及220kV母联红224开关由运行转冷备用，18时17分操作完毕，红224开关转冷备用。随后220kV红#2母线转运行，220kV孝红线、220kV孝红线红225开关转检修，于8月2日1时55分操作完毕。
3 现场检查
?3.1防爆膜配置情况
220kV红石坡220kV GIS设备为山东达驰公司生产，红225开关为山东达驰高压开关有限公司生产，型号型号ZFW42-252，出厂日期2019年03月，投运时间2019年05月，出厂序号180224。具体如图1所示；
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红225开关防爆膜型号：YVH75-0.8-90 厂家为大连理工安全装备有限公司，公称直径为75mm，爆破压力：0.8Mpa，爆破温度为90度，详见图2所示；
3.2防爆膜现场检查情况
220kV孝红线红225开关A相气室低气压闭锁，现场检查发现红225开关A相气室压力表为0.24Mpa左右（额定压力为0.6Mpa），如图3a所示，A相气室有严重漏气声，后续红225断路器A相气室压力值为0，气室防爆膜反向凸起，并有明显透光现象，防爆膜破裂如图3b所示，检查气室内部清洁，没有放电、电弧灼伤痕迹，而断路器分合闸行程在指标范围内，没有发现异常情况。
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4 故障原因分析
4.1大气污染诱使防爆膜氧化腐蚀
一般防爆膜主要材质为镍。镍化学性质较活泼，不溶于水，常温下在潮湿空气中表面形成致密的氧化膜，能阻止本体金属继续氧化。
4.2外部损伤致使防爆膜破裂压力降低
防爆膜属于GIS组合设备的重要安全
部件对防爆膜的安装工艺有着严格的要求，防爆膜任何细微损伤均有可能导致防爆膜破裂压力值降低。厂家指出在防爆膜安装过程中但凡发生磕碰或发现触碰痕迹，必须百分百更换。在红225开关A相的防爆膜上未发现触碰痕。
4.3罐体内部故障导致
从防爆膜的破裂形态来看，防爆膜并未发生花瓣式破裂，只是发生凸起变形和开裂痕迹，在设备内部未发现明显的放电痕迹，初步可以判断GIS设备气体内压力并未发生急剧陡增，而是随着温度升高而发生的压力渐增，因此可以排除罐体内部发生故障而引起防爆膜动作的可能。
4.4设计或选型的动作值偏小导致
红225开关防爆膜爆破压力为0.8Mpa（相对压力），开关气室额定压力为0.6MPa。经查询巡视记录，7月1日红225开关A相气室压力为0.63MPa（B相0.64MPa，C相0.63MPa，相对压力），压力表带温度校准功能，该压力值为换算至20℃值。
由上述气室实际压力和防爆膜的爆破压力比较可知，两者极为接近。按照GB567.1的要求，防爆膜的爆破压力应大于气室压力的1.1倍，而上述防爆膜压力设计值在夏天暴晒的极端天气下难以满足GIS的运行要求。
5 预防及应对措施
通过以上分析发现GIS组合电器防爆膜在材质选型、生产制造、装配检修过程中的工艺要求非常高，结合现场实际情况及运行工作经验，总结并提出以下防范措施：
（1）组织各基层单位开展防爆膜专项隐患排查治理，对系统各电压等级HGIS、GIS防爆装置进行一次排查，存在类似问题要立即采取防范措施，必要时进行停电处理。
（2）加强防爆膜运行维护，定期对防爆膜进行SF6气体泄漏红外检测，发现异常立即进行更换处理。
（3）加强GIS防爆膜入网质量把关，并重点关注爆破压力与爆破温度等设计参数是否合理，参考国内其他GIS厂家的设计要求，建议防爆膜爆破压力应为气室额定压力的2倍。
（4）加强GIS气体压力巡视，必要时进行放气，防止气体压力过高，按照厂家意见，在气温较高情况下各开关气室压力控制不超过0.62MPa。
（5）对同批次防爆膜爆破压力进行检测，如确因防爆膜爆破压力误差较大，动作值过低导致防爆膜动作，考虑对剩余220千伏开关气室防爆膜进行更换，将防爆膜爆破压力由0.8MPa提升至1.2MPa。
6 结束语
防爆膜是GIS设备故障后的安全装置，在GIS供电可靠性方面起着至关重要的作用，任何细小环节处理不当都可能引发严重后果，对此我们应该进一步提高认识，加强管理，避免同类事故再次发生。
参考文献
[1]吴狄,关鼎. 防爆膜在安全阀中的使用.阀门.2004年第2期
[2]罗学琛.SF6全封闭组合电器(GIS).中国电力出版社.1998.11
[3]中国南方电网公司110kV-500kV组合电器技术规范（2014版）