變電站SF6斷路器氣體泄漏的常見(jiàn)原因分析及檢測(cè)措施研究

戴美勝

摘? 要：因?yàn)镾F6氣體具備良好的絕緣性與滅弧作用，SF6斷路器于高壓設(shè)備方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，所以其故障產(chǎn)生的頻率也很高，最常見(jiàn)的問(wèn)題是泄漏故障。迅速找到泄露點(diǎn)是處理泄漏故障的重要環(huán)節(jié)，對(duì)此，文章首先介紹了SF6斷路器氣體外泄的主要原因，然后詳細(xì)闡述了有效的檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：變電站;SF6斷路器;氣體外泄;主要原因;檢測(cè)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）04-0131-02

Abstract： Because SF6 gas has good insulation and arc extinguishing effect， SF6 circuit breaker occupies an absolute advantage in high-voltage equipment， so its fault frequency is also very high， the most common problem is leakage fault. Finding the leakage point quickly is an important link to deal with the leakage fault. For this， the paper first introduces the main causes of gas leakage of SF6 circuit breaker， and then describes the effective detection methods in detail.

Keywords： substation; SF6 circuit breaker; gas leakage; main cause; detection method

伴隨科技的進(jìn)步及生產(chǎn)水平的提升，SF6斷路設(shè)備的產(chǎn)品性能與質(zhì)量也在持續(xù)提升，其產(chǎn)品受到了廣泛客戶(hù)的認(rèn)可。但是，大范圍的應(yīng)用，使之故障出現(xiàn)的頻率也隨之升高，產(chǎn)生故障的原因包括設(shè)計(jì)原理性問(wèn)題、制造工藝問(wèn)題、材質(zhì)選擇問(wèn)題等。通過(guò)對(duì)故障成因的調(diào)研統(tǒng)計(jì)得知，有20%-30%的問(wèn)題是因?yàn)镾F6氣體外泄原因造成的。氣體檢漏屬于電氣安裝階段一個(gè)關(guān)鍵的且無(wú)法忽略的要點(diǎn)。

1 主要原因介紹

泄漏屬于一種十分常見(jiàn)的情況，凡是有含量高低、溫度區(qū)別、壓力差別的地方均會(huì)存在泄漏問(wèn)題。應(yīng)對(duì)于不同泄漏現(xiàn)象采用科學(xué)的補(bǔ)救方法，首先應(yīng)及時(shí)找出泄漏的根源。

1.1 液壓機(jī)器的外漏

對(duì)各種各樣的液壓機(jī)器，其泄漏位置與情況會(huì)有區(qū)別，但從整體上來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的泄漏位置是：（1）閥門(mén)與密封圈、密實(shí)墊。三通開(kāi)關(guān)、放油開(kāi)關(guān)、一級(jí)開(kāi)關(guān)、二級(jí)開(kāi)關(guān)、保護(hù)閥等。引起泄漏的原因包含閥芯閉合不嚴(yán)、接觸面生產(chǎn)精度不足而不平整;閥體存在砂口、密封位置未壓實(shí)、放氣螺栓未擰緊;（2）壓力表、壓力機(jī)電設(shè)備接頭位置。這類(lèi)接頭的密封墊、嚴(yán)密全不平整或是失效無(wú)彈性極易引起滲漏;（3）按照廠商提供，作業(yè)缸活塞桿、蓄壓筒活塞的嚴(yán)封面。由于這些位置的密封圈、嚴(yán)封墊常常受到移動(dòng)的摩擦，極易出現(xiàn)變形、變?yōu)榛蚴菗p壞。液壓機(jī)器出現(xiàn)泄漏而引起的后果是非常嚴(yán)重的，小的泄漏不僅影響著設(shè)施的干凈，還必定會(huì)導(dǎo)致油泵的反復(fù)打壓和補(bǔ)壓周期態(tài)長(zhǎng);閥體巨大的漏油將引起失壓?jiǎn)栴}，液壓油進(jìn)到蓄壓筒令氣體側(cè)引起壓力不斷上升，進(jìn)而造成臨修、誤動(dòng)，變成設(shè)備缺陷，阻礙設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 本體與銜接處的外漏

（1）焊縫。焊接時(shí)因?yàn)殡娏鬏^大，焊縫燒穿，出現(xiàn)微漏，多一些時(shí)間后泄氣量不斷增多;在兩類(lèi)不同材料的焊接位置，因?yàn)榫植繎?yīng)力很大，焊縫裂痕也會(huì)引起泄漏，這種現(xiàn)象因?yàn)殡S著廠商制造技術(shù)的提升及改善，在現(xiàn)場(chǎng)安裝與運(yùn)行階段產(chǎn)生的比率很小;（2）支持瓷套和法蘭聯(lián)接位置。因?yàn)檫@部位壓強(qiáng)很大，如果密封不密實(shí)容易泄漏，像瓷套結(jié)合面制造粗糙，結(jié)合面不密實(shí)，密封圈凹凸、粘接不穩(wěn)固;（3）管道接頭、密度繼電設(shè)備接口、壓力表端部、三聯(lián)箱蓋板等位置。這些位置是接口、封閉與焊接最多的位置，屬于密封的難點(diǎn)與薄弱點(diǎn)，泄漏的幾率很大。

就SF6氣體來(lái)說(shuō)，不管哪個(gè)位置的密封面均要保持非常干凈，否則，于密封面位置就算卡進(jìn)微小的物質(zhì)，均能讓泄漏速率得到0.001MPa.M1/s數(shù)量級(jí)，其是設(shè)施不允許的[1]。所以，安裝前要以白布和優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生紙沾酒精認(rèn)真擦拭密封面與密封墊，詳細(xì)檢查，確定沒(méi)有問(wèn)題后才可以裝配。而且，還要擦除法蘭、螺栓孔與銜接螺栓上的積塵，防止帶進(jìn)密封面，特別是在安裝直立密封環(huán)節(jié)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)處置。

2 SF6斷路器檢漏辦法

2.1 液體表層張力法

基本原理是：肥皂水等表層張力很強(qiáng)的液體，于氣體外漏時(shí)漏點(diǎn)將有氣泡出現(xiàn)。檢測(cè)方法是：在SF6斷路器外殼上和可能的漏點(diǎn)抹上肥皂水等。缺點(diǎn)介紹：對(duì)涂抹的需求高，無(wú)法檢查微小泄漏，有些位置還不能涂抹。優(yōu)點(diǎn)是：直觀。

2.2 定性檢漏

基本原理是：SF6具備很強(qiáng)的負(fù)電性，脈沖高壓影響下出現(xiàn)持續(xù)放電效應(yīng)，SF6氣體將轉(zhuǎn)變電暈電場(chǎng)的性能，進(jìn)而檢查出現(xiàn)場(chǎng)是否具有SF6氣體。這僅僅是判定SF6斷路設(shè)備泄漏現(xiàn)象的相對(duì)程度，而非是檢測(cè)其實(shí)際泄漏率，定性檢漏包括以下幾種辦法：（1）抽真空檢測(cè)。抽真空到133Pa，一直抽真空30分鐘之上停泵，景觀30分鐘后讀值A(chǔ)，然后靜觀5小時(shí)后讀值B，如67Pa>B-A就能確定密封較好。（2）發(fā)泡液檢測(cè)。其是一種比較簡(jiǎn)便的定性泄漏辦法，可以很精準(zhǔn)的找出泄漏點(diǎn)。發(fā)泡液能夠選擇一個(gè)中性肥皂添加兩份水配備形成，把發(fā)泡液抹在被檢漏位置，若起泡就表示該處泄漏，起泡愈多愈急，表示泄漏越嚴(yán)重。采取該種方法能夠大致找到漏氣率是0.1ml/min的漏氣位置。（3）檢漏儀檢測(cè)。檢漏儀檢測(cè)是把檢漏儀探頭順著斷路器每個(gè)銜接口表面與鋁鑄件表面活動(dòng)，結(jié)合檢漏儀讀值判定漏氣狀況[2]。采用該方法要掌握如下技巧：第一，探頭活動(dòng)速度要慢，避免移動(dòng)太快而錯(cuò)過(guò)漏電;第二，檢測(cè)時(shí)不能在風(fēng)速大的狀態(tài)下，防止漏氣被風(fēng)吹散而影響檢測(cè);第三，檢漏儀選取靈敏性高、響應(yīng)速度低的檢漏儀，通常采用檢漏儀的最小檢出量就是漏氣量的梯級(jí)分?jǐn)?shù)低于10-6，響應(yīng)速度低于5s比較適宜。（4）分割定位法。這種方法適合用于三相SF6氣路銜接的斷路器中。如已確定有漏氣但很難定位時(shí)，能將SF6氣體結(jié)構(gòu)分割為幾個(gè)部分，然后進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而能夠降低盲目性。（5）降壓法。其適用在設(shè)備泄漏量很大的情況下。

2.3 定量檢漏

這是檢測(cè)SF6斷路器的漏氣率，判定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)年泄漏率不超過(guò)1%。具體方法是：

（1）局部包扎法：以0.01cm厚的塑料薄膜根據(jù)密度位置的幾何外形圍一圈半，接縫朝上，盡量組成圓形和方形，通過(guò)整形后以膠帶粘接密封[3]。塑料薄膜和被測(cè)物要保留一定的空隙，通常是0.5cm左右，包扎后通過(guò)24小時(shí)檢測(cè)包扎腔中SF6氣體的含量，要選擇不同部位4點(diǎn)的平均值。該密封過(guò)程的泄漏率能用下式計(jì)量：

2.4 紅外檢測(cè)

紅外檢測(cè)方法主要是借助SF6氣體較強(qiáng)的紅外吸收性質(zhì)，SF6氣體對(duì)波長(zhǎng)是10.6um的紅外線吸附最強(qiáng)。常用的紅外檢測(cè)方法包含紅外激光法與被動(dòng)獲得的無(wú)源探測(cè)方式。

激光紅外檢測(cè)的工作原理是：通過(guò)激光發(fā)射器傳出入射紅外激光，通過(guò)反射將產(chǎn)生反向散射激光進(jìn)到激光攝像機(jī)成像平臺(tái)，若入射激光面臨外漏的SF6氣體，則能量將被吸收一些，進(jìn)而造成無(wú)泄漏和有泄漏兩種現(xiàn)象下的反向散射激光出現(xiàn)差別，最后導(dǎo)致各種激光成像不一樣，由此能夠發(fā)現(xiàn)是否有SF6漏氣[4]。無(wú)源探測(cè)就不用主動(dòng)傳出激光，僅僅是檢測(cè)大氣里的紅外線讓SF6氣體吸附后引起的細(xì)小差別來(lái)檢測(cè)SF6氣體存在狀況。國(guó)外科學(xué)產(chǎn)品選擇的制冷量子阱檢測(cè)其可以判斷出0.03℃，最低檢測(cè)氣體量是0.001ml/s的SF6氣體。

以上兩種方法均采取成像取景儀體現(xiàn)圖像，讓一般看不到的SF6氣體變得能看見(jiàn)。在取景顯示儀上能夠看見(jiàn)泄漏的SF6氣體是動(dòng)態(tài)黑色云，于靜態(tài)環(huán)境下清楚可見(jiàn)，詳細(xì)觀測(cè)煙云冒出的部位，能夠迅速精準(zhǔn)的定位漏氣源，煙云的快慢與大小就體現(xiàn)了漏氣的速度。SF6氣體紅外檢測(cè)方法可以在不斷電情況下遠(yuǎn)程發(fā)現(xiàn)漏氣位置，保障了人身安全，提升了供電穩(wěn)定性，是當(dāng)前最為科學(xué)的檢測(cè)辦法。

3 結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)SF6斷路器漏氣的防范工作是保證變電站安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵監(jiān)督要點(diǎn)。經(jīng)過(guò)分析SF6斷路器漏氣的原因，能夠不斷提升防范與應(yīng)對(duì)SF6斷路器漏氣問(wèn)題的理論水平，進(jìn)而提高應(yīng)對(duì)與處理SF6漏氣事故的水平。在各種檢測(cè)方法中，紅外成像檢測(cè)是SF6斷路器狀態(tài)檢修新的技術(shù)方式，還是今后主流的發(fā)展趨勢(shì)。

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