淺析水電站GIS設(shè)備SF6氣體泄漏原因及檢漏方法

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

由于氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)組合電器占地面積小、可靠性高、安裝周期短及基本不受外界環(huán)境影響，其運(yùn)行安全可靠，且維護(hù)工作量少，因此近年來被廣泛應(yīng)用于電站、變電所等項(xiàng)目。GIS組合電器是由斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線、連接件等單元，封閉在接地的金屬體內(nèi)組成的成套組合電器，其內(nèi)部充有一定壓力的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)。由于GIS連接部位多，對(duì)設(shè)備的密封性及產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，在安裝和運(yùn)行過程中，如不符合要求，就有可能出現(xiàn)漏氣的情況，設(shè)備內(nèi)SF6氣體壓力是GIS絕緣、載流、開斷與關(guān)合能力的標(biāo)志，一旦出現(xiàn)漏氣將嚴(yán)重影響設(shè)備的正常、安全運(yùn)行。

隨著國(guó)內(nèi)GIS設(shè)備廣泛應(yīng)用，GIS設(shè)備的SF6氣體泄漏成為最常見的缺陷，據(jù)統(tǒng)計(jì)約占GIS設(shè)備缺陷的30%～40%。SF6氣體泄漏將造成以下危害：①SF6氣體泄漏會(huì)造成氣體密度降低、微水含量增加，其絕緣性能和滅弧性能會(huì)大大降低，造成GIS設(shè)備絕緣性能降低，影響設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行；②SF6氣體屬于惰性、溫室效應(yīng)氣體，泄漏會(huì)造成大氣環(huán)境污染；③微水與SF6氣體分解物發(fā)生反應(yīng)分解生成有毒的氟化物，不但會(huì)腐蝕絕緣材料，有毒物質(zhì)泄漏還會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞人體健康；④SF6氣體價(jià)格貴，泄漏會(huì)增加生產(chǎn)運(yùn)維成本。因此，需嚴(yán)格控制GIS設(shè)備SF6氣體的泄漏，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行及保護(hù)運(yùn)行環(huán)境。

1 SF6氣體泄漏缺陷案例

GIS設(shè)備SF6氣體泄漏一般發(fā)生在：焊接件焊縫、鑄件表面有針孔或砂眼、密封圈老化、螺栓松動(dòng)、氣體管路連接處、密度繼電器結(jié)合面等，現(xiàn)結(jié)合幾起GIS設(shè)備SF6氣體泄漏案例，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1.1 SF6空氣套管法蘭面泄漏

某水電站在日常巡回時(shí)發(fā)現(xiàn)500kV線路氣室密度繼電器表壓接近報(bào)警值0.42MPa，專業(yè)班組通過包扎檢漏法對(duì)重點(diǎn)懷疑的幾個(gè)部位進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)有泄漏情況，最后通過紅外氣體檢漏測(cè)溫成像儀檢測(cè)到在SF6空氣套管支架上法蘭面存在間歇性的泄漏。

此泄漏缺陷是由于使用環(huán)境、安裝工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理多種原由引起的缺陷，由于套管支架方形法蘭過大存在積水，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮戶外法蘭結(jié)合面防水，該結(jié)合面長(zhǎng)時(shí)間受雨水侵蝕，造成密封圈腐蝕形成泄漏通道，在套管輕微擺動(dòng)時(shí)引起SF6間歇性的泄漏。此缺陷在可控的狀態(tài)下，可結(jié)合線路檢修處理，未處理前定期補(bǔ)充SF6氣體，加強(qiáng)巡回檢查記錄，處理時(shí)按照規(guī)程規(guī)范對(duì)法蘭面密封圈、氣室真空、SF6氣體凈化進(jìn)行處理，同時(shí)對(duì)戶外法蘭面采取了防雨水措施。

1.2 盆式絕緣子破裂漏氣

某水電站上位機(jī)監(jiān)控報(bào)500kV刀閘氣室低壓報(bào)警0.42MPa動(dòng)作，檢查人員根據(jù)現(xiàn)象分析GIS設(shè)備刀閘存在漏氣的情況。

當(dāng)班運(yùn)行人員立即向調(diào)度申請(qǐng)，將發(fā)生漏氣的刀閘氣室停電隔離，對(duì)氣室相關(guān)部件進(jìn)行包扎檢漏未發(fā)現(xiàn)漏氣，用肥皂水進(jìn)一步檢查盆式絕緣子法蘭處，發(fā)現(xiàn)盆式絕緣子邊沿存在漏氣，經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)隔離刀閘氣室的盆式絕緣子本體出現(xiàn)破裂，致使盆式絕緣子邊沿密封失效，造成氣室SF6氣體從裂紋處快速向外泄漏，使氣室壓力快速下降。

此泄漏缺陷是由于在安裝時(shí)盆式絕緣子法蘭面扭力不均埋下的隱患，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中，受振動(dòng)等因素影響最終破裂。

1.3 密度繼電器校表閥法蘭面泄漏

某水電站在進(jìn)行500kV GIS設(shè)備密度繼電器校表閥改造過程中，將密度繼電器校表閥更換完成后，按照相關(guān)工藝流程對(duì)相關(guān)密封面進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，驗(yàn)證安裝質(zhì)量，檢查是否存在泄漏情況，檢查G10-11密度繼電器校表閥法蘭面時(shí)，SF6氣體檢漏儀報(bào)警，對(duì)此校表閥進(jìn)行拆卸，發(fā)現(xiàn)法蘭面密封圈存在劃傷，即漏氣位置。

此類缺陷是由于在安裝時(shí)沒仔細(xì)檢查密封件造成的，故在安裝過程中嚴(yán)格控制質(zhì)量，遵守工藝流程，杜絕缺陷發(fā)生。

2 SF6氣體泄漏常用的檢測(cè)方法

2.1 真空法

此方法是用于GIS設(shè)備安裝和檢修過程中，在尚未充氣的SF6設(shè)備，檢測(cè)相關(guān)氣室氣密性。先對(duì)氣室抽真空至133Pa以下，并維持真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)至少在30min以上，停泵并與泵隔離，30min后讀取真空度值A(chǔ)；再靜觀5h以上，讀取真空度值B，要求B-A≤67Pa(極限允許值133Pa)，則可判定為設(shè)備密封性良好；真空度下降越少，則密封設(shè)備的氣密性越好，理想條件下真空度下降應(yīng)未零；如果發(fā)生泄漏，則需要通過儀器檢測(cè)出真空度下降的程度和速度，由此推斷出泄漏速度和可能的年泄漏量。

此方法具有一定的局限性，只適用于新安裝和檢修的設(shè)備，對(duì)于運(yùn)行設(shè)備依然需要其他手段來進(jìn)行。

2.2 包扎法

此方法是用于發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備疑似泄漏的時(shí)候。采用柔性材料制成的密封包裝布將設(shè)備可能泄漏部位包扎起來，并將包裝布緊貼在設(shè)備表面。包扎幾小時(shí)后，泄漏的氣體會(huì)集聚在密封布內(nèi)，可以檢測(cè)出SF6檢漏設(shè)備泄漏的部位。

這種方法不需要斷電，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)不受設(shè)備表面粗糙度的限制，并大致評(píng)估出泄漏速度，屬于定性的一種檢測(cè)手段。

2.3 氣泡法

此方法是用于發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備疑似泄漏的時(shí)候，將肥皂水用刷子涂在可能發(fā)生泄漏的密封部位，出現(xiàn)向外鼓泡的地方就是漏點(diǎn)。

此法簡(jiǎn)單易行，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可使用，但也存在不夠精確，也屬于定性的一種檢測(cè)手段。

2.4 紅外成像檢測(cè)

此方法是用于GIS設(shè)備可能泄漏進(jìn)行大范圍的檢測(cè)，當(dāng)存在SF6氣體泄漏時(shí)，紅外成像儀檢測(cè)到氣體輻射并在顯示設(shè)備上形成泄漏畫面。

此法具有良好的實(shí)時(shí)性和遠(yuǎn)程性，可以準(zhǔn)確定位，不需設(shè)備停電，但成本較高，無法具體定量地測(cè)出泄漏的速度和濃度，也屬于定性的一種檢測(cè)手段。

3 結(jié)論

GIS設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，SF6氣體泄漏直接影響GIS設(shè)備安全運(yùn)行，還存在其他諸多危害，需要運(yùn)維單位進(jìn)行嚴(yán)格管理，仔細(xì)巡檢。

GIS設(shè)備運(yùn)行中，須對(duì)各氣室SF6氣體壓力進(jìn)行巡視、檢查，并定期進(jìn)行檢漏工作。發(fā)現(xiàn)壓力異常降低的要及時(shí)查明原因并安全處理，可將不同的檢測(cè)方法組合使用進(jìn)行準(zhǔn)確檢查，確保GIS設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。