110 kV GIS避雷器氣室SF6氣體泄漏問題分析

劉 釗，胡 嘉，劉洋洋，李曉溪，王 佼

(1. 國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2. 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

2016-11-05

劉 釗(1987-)，男，工程師，主要從事變電站一次設(shè)備的狀態(tài)診斷工作。

110 kV GIS避雷器氣室SF6氣體泄漏問題分析

劉 釗1，胡 嘉2，劉洋洋1，李曉溪1，王 佼1

(1. 國網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2. 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021)

介紹一起110 kV GIS避雷器氣室SF6氣體泄漏缺陷，利用各種帶電檢漏手段精確定位漏點位置，并分析漏點產(chǎn)生的原因，提出檢修策略以及防范措施，為GIS設(shè)備檢漏工作積累寶貴經(jīng)驗。

GIS；避雷器；SF6氣體泄漏

六氟化硫(SF6)氣體作為一種優(yōu)良的滅弧介質(zhì)，以其優(yōu)越的電負性和熱穩(wěn)定性被廣泛應用在電力系統(tǒng)中。隨著SF6電氣設(shè)備投運量指數(shù)式增長，為保證電網(wǎng)安全可靠的運行，設(shè)備運維管理單位對GIS設(shè)備氣體密封性的要求日益增高。數(shù)據(jù)表明，SF6氣體泄漏是氣體絕緣封閉組合電器最常見的缺陷之一[1]。SF6氣體泄漏會降低設(shè)備的絕緣性能、污染大氣環(huán)境而且其電弧作用下的分解產(chǎn)物還會危害運維檢修人員的生命健康。

SF6氣體檢漏手段分為定性檢漏和定量檢漏兩大類。其中定性檢漏包括抽真空法、氣泡法、檢漏儀法，成像法等；定量檢漏分為扣罩法、掛瓶法、局部包扎法以及壓力降法等[2]。日常運維工作中，工作人員需要結(jié)合多種方法對漏氣缺陷進行全面分析，確定漏點位置以及嚴重程度等[3]。

1 故障情況

2016年3月24日，運維人員巡視室外某220 kV GIS變電站時發(fā)現(xiàn)出線183避雷器氣室壓力偏低，壓力值為0.36 MPa。該氣室額定壓力為0.40 MPa、報警壓力為0.35 MPa。補氣記錄顯示該氣室最近一次補氣發(fā)生在2015年4月12日，當時工作人員將該氣室補氣至0.40 MPa。通過壓力降落法[2]計算該避雷器氣室年漏氣率

通過計算可以得出，該氣室年泄漏率約為8.73%，遠高于《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》[4]中規(guī)定的0.5%的年泄漏率。初步判斷該氣室存在漏點。故障GIS設(shè)備的型號為ZF7-126，2007年6月出廠。

2 氣室泄漏點查找

2016年3月25日，檢修試驗人員到現(xiàn)場對該避雷器氣室進行了不停電檢漏查缺。當日環(huán)境溫度為11 ℃，濕度為37%，風速0.6 m/s。

2.1 紅外熱像檢漏儀檢測

首先利用紅外熱像檢測儀對183避雷器氣室進行了全方位多角度的拍攝檢測。其中發(fā)現(xiàn)183避雷器本體下沿與底座接縫處有一處漏點，如圖1所示。

圖1 被試設(shè)備可見光照片

圖1中圓圈所示即為漏點位置。SF6氣體對10.6 μm波長的紅外輻射具有極強吸收性。SF6氣體泄漏紅外成像儀就是利用此特性實現(xiàn)對設(shè)備SF6氣體的檢漏。當環(huán)境中存在SF6氣體時，10.6 μm波長的紅外輻射會全部或部分被SF6氣體吸收，則該區(qū)域的紅外光譜圖與周圍區(qū)域?qū)Ρ葧a(chǎn)生明顯差異，這種差異在紅外成像儀上表現(xiàn)為煙霧狀陰影。SF6氣體濃度越大，對比越明顯，煙霧狀陰影面積、濃度也就越大[1]。工作人員可依據(jù)熱像儀上出現(xiàn)煙霧與否來判斷SF6設(shè)備是否存在泄漏。

通過紅外熱像儀可以觀察到185避雷器本體下沿接縫處有清晰的黑色煙霧狀氣體噴出，如圖2所示。由此可以初步判斷該設(shè)備存在SF6氣體泄漏點。

圖2 185避雷器本體下沿接縫處漏氣紅外圖像

2.2 SF6氣體檢漏儀檢測

為了進一步確認漏點位置，在熱像儀檢測基礎(chǔ)上，工作人員使用SF6氣體檢漏儀即鹵素儀，對漏點進行精確定位。

當鹵素儀探頭靠近圖3圓圈所標的接縫銹蝕處時，鹵素儀“嘀嘀嘀”聲變得急促而且指示燈全部全紅，表明探頭所指的位置即為漏點所在。加劇的“嘀嘀嘀”聲和全紅的指示燈是由于鹵素儀傳感器中金屬鉑(高溫800～900 ℃)遇到SF6氣體后加速了其本身正離子的發(fā)射，傳感器將加劇的正離子流轉(zhuǎn)換成了光、聲指示信號。

圖3 185避雷器本體下沿接縫處漏氣(鹵素儀)

隨后工作人員用鹵素儀檢測該避雷器本體下沿接縫圓周上其他位置時，未見異常。

2.3 SF6氣體檢漏液檢測

為了驗證185避雷器本體下沿接縫處漏氣情況，工作人員在漏點位置涂抹了專用的檢漏液。

如圖4所示，185避雷器本體下沿接縫銹蝕處涂抹檢漏液后，肉眼可觀察到大量細碎的小米粒狀氣泡，而且氣泡產(chǎn)生速度較快。 出現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于GIS設(shè)備內(nèi)外存在的壓力差使SF6氣體從漏點噴出，進而使涂抹在漏點的專用檢漏液起泡。此現(xiàn)象也進一步印證了圖中銹蝕處存在漏點。

圖4 185避雷器本體下沿接縫處漏氣(氣泡法)

工作人員隨后對該站185避雷器同型號同批次的15個避雷器氣室進行了排查，其中181、186、189、190間隔相似的位置，即避雷器氣室本體下沿接縫處銹蝕的地方同樣存在漏氣現(xiàn)象，但是根據(jù)紅外熱像儀觀察到煙霧量大小以及涂抹檢漏液之后氣泡產(chǎn)生的速度定性判斷，此4個氣室的漏氣量較小。

3 漏點產(chǎn)生的原因

檢測人員利用熱像儀、鹵素儀和檢漏液，發(fā)現(xiàn)并確認了漏點位置：185避雷器本體與底座接縫的銹蝕處。并且在其他4個避雷器氣室相似位置發(fā)現(xiàn)漏點。由于該站為室外GIS變電站，且自投運至今已運行9年，避雷器本體與底座接縫處由于灰塵、氧氣與潮氣的長時間接觸作用會產(chǎn)生銹蝕。隨著銹蝕的進一步發(fā)展，累積效應致使形成小面積貫穿性腐蝕，造成銹蝕點密封下降，氣室內(nèi)SF6氣體外泄。圖5為銹蝕處漏氣的特寫，可以清晰的看到小氣泡從銹蝕的縫隙處冒出。

圖5 183避雷器本體下沿銹蝕處漏氣特寫(氣泡法)

4 處理措施

2016年4月18日檢修人員對181、185、186、189、190避雷器氣室進行了停電解體檢修，對銹蝕部位進行了打磨清理并更換了密封件，重新裝組完畢，更換吸附劑后充SF6氣體至額定壓力，隨后進行了氣室濕度以及檢漏測試，數(shù)據(jù)均合格[5]。同時加強了對此5個氣室的大修后巡視，并未發(fā)現(xiàn)氣室壓力下降。

工作人員同時建議對單位所轄同廠家、同型號、同批次的設(shè)備進行統(tǒng)計，迅速組織運維人員進行巡視，檢查所統(tǒng)計GIS設(shè)備密度壓力表讀數(shù)是否過低，將壓力表讀數(shù)與歷史數(shù)據(jù)對比計算泄漏率并判斷是否超標，如果氣室SF6泄露率超標則應立刻安排停電檢修；如果尚未超標則上報計劃，結(jié)合停電預試進行檢修處理。

5 結(jié)束語

SF6氣體檢漏工作要求相關(guān)人員平時做好GIS變電站內(nèi)每塊密度表的壓力巡視記錄，尤其是氣室補氣記錄，并歸類存檔便于對比、分析。如年漏氣量大于或者接近規(guī)程規(guī)定[4]，則需對漏氣氣室進行多種手段全方位的檢漏消缺。一般采用紅外成像法普測并對漏點初步定位，隨后用鹵素儀進行精確定位，此外還可采用氣泡法進行驗證?？偠灾喾N方法相互驗證使檢測結(jié)果更加可靠。帶電檢漏工作要求工作人員不僅能因地制宜地熟練應用各種檢漏方法，還應注意環(huán)境對測試結(jié)果的影響，比如風速、晝夜溫差等等。檢漏工作人員還應該有豐富的經(jīng)驗，能夠?qū)ΜF(xiàn)場漏點有一定的預判，一些敏感部位如法蘭密封面、壓力表、SF6管道等部位應著重檢測[6]。同時檢漏人員應該有缺陷敏銳性，能做到舉一反三，提高檢測效率及準確性，從而減少GIS設(shè)備漏氣造成的事故停電，提高供電可靠性。

[1] 彭 江，程 序，劉 明,等.電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測技術(shù)[M]. 北京：中國電力出版社，2014.

[2] 孟玉嬋，朱芳菲. 電氣設(shè)備用六氟化硫的檢測與監(jiān)督[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3] 李艷萍，黃金鑫，顏湘蓮,等. SF6氣體檢測[M]. 北京：中國電力出版社，2015.

[4] Q/GDW 1168-2013， 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程[S].

[5] Q/GDW 11062-2013，六氟化硫氣體泄漏成像測試技術(shù)現(xiàn)場應用導則[S].

[6] 劉 明，閆春雨，冀肖彤,等.電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)應用典型案例[M]. 北京：中國電力出版社，2014.

Defect Analysis on SF6Leakage of 110 kV GIS Lightening Arrestor

Liu Zhao1,Hu Jia2,Liu Yangyang1,Li Xiaoxi1,Wang Jiao1

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Power Supply Branch,Baoding 071000,China;2.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

A SF6leakage defect of an 110 kV GIS lightening arrestor is introduced in this paper.Based on the results of several kinds of on-line tests and experiments,the leakage point has been precisely located and the cause of this defect is discussed and revealed.Additionally,the preventive methods are provided,which have a practical and instructional significance to the safe operation of GIS equipments.

Gas Insulated Switchgear(GIS);lightening arrestor;SF6leakage

TM862

B

1001-9898(2017)05-0035-03

本文責任編輯：齊勝濤