SF6 斷路器在變電運(yùn)行中氣體泄漏的常見(jiàn)原因分析及檢測(cè)措施研究

竇向榮

（國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)供電中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

一、變電站SF6 斷路器氣體泄漏的常見(jiàn)原因分析

（一）閥門與密封圈、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。

（二）環(huán)境問(wèn)題

如某地處東北內(nèi)陸地區(qū)，晝夜溫差大，冬夏兩季溫差大。夏季的平均日溫差約15℃，冬季的平均日溫差在荒遠(yuǎn)空曠地域甚至可以達(dá)到20℃，而很多變電站往往建在這些地域。設(shè)備密封元件（橡膠、聚四氟乙烯材質(zhì)）受環(huán)境溫度影響，會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象。如果由于材質(zhì)和裝配工藝等原因，在制造時(shí)形成了密封環(huán)節(jié)薄弱缺陷，會(huì)形成一種“溫控效應(yīng)”，即該缺陷密封元件在適當(dāng)?shù)臏囟葧r(shí)，能夠起到密封的作用，但當(dāng)環(huán)境溫度下降到一定值時(shí)，密封元件受冷收縮，就會(huì)出現(xiàn)泄漏。

（三）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。

二、檢測(cè)措施

（一）采用紅外成像檢漏系統(tǒng)對(duì)漏氣點(diǎn)進(jìn)行定位

紅外成像檢漏儀在一個(gè)窄帶濾波器界定的紅外區(qū)域，能檢測(cè)到紅外光吸收的泄漏氣體，當(dāng)物體輻射出的紅外光經(jīng)過(guò)SF 6 氣體時(shí)，在該區(qū)域的視頻圖像將產(chǎn)生與空氣不同的對(duì)比圖像，從而產(chǎn)生煙霧狀陰影。SF 6 氣體濃度越大，吸收強(qiáng)度就越大，煙霧狀陰影就越明顯，從而使不可見(jiàn)的SF 6氣體泄漏變成可見(jiàn)。因此可以通過(guò)測(cè)定氣體分子的紅外光譜達(dá)到測(cè)定樣品濃度的目的。檢修人員在故障斷路器轉(zhuǎn)為檢修后進(jìn)行補(bǔ)氣，同時(shí)進(jìn)行紅外成像檢漏，發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)有兩處：一處為雙斷口滅弧室一側(cè)的瓷套與T 氣室連接的澆注部位（靠頂部）；另一處為與瓷套連接的法蘭檢漏孔（三個(gè)孔），漏氣量都很大。

（二）定性檢漏

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。

（三）縮小排查范圍

以某此泄露為例：將肥皂水刷在可能的泄漏點(diǎn)，仔細(xì)觀察未發(fā)現(xiàn)鼓泡，再使用紅外檢漏儀重點(diǎn)檢測(cè)疑似泄漏區(qū)域，仍無(wú)法觀測(cè)到泄漏現(xiàn)象。猜測(cè)原因?yàn)槁c(diǎn)泄漏速度較為緩慢，單位時(shí)間泄漏量較小，無(wú)法檢測(cè)。為解決此問(wèn)題，以保鮮膜包扎斷路器法蘭、本體瓷柱，將泄漏的SF6 氣體束縛在塑料薄膜內(nèi)。等待30min～1h，用螺絲刀戳一個(gè)小孔，將TIF XP-1A 型鹵素檢測(cè)儀探頭伸進(jìn)去檢查，發(fā)現(xiàn)404 開(kāi)關(guān)A 相上法蘭、406 開(kāi)關(guān)C 相上法蘭位置有急促的報(bào)警提示音。工作人員擠壓保鮮膜時(shí)用紅外檢漏儀拍攝404開(kāi)關(guān)A 相上法蘭處，從保鮮膜上部縫隙處看到明顯泄漏現(xiàn)象，可進(jìn)一步判斷泄漏點(diǎn)位于上法蘭及頂蓋區(qū)域。

（四）在線檢測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)功能

檢測(cè)系統(tǒng)具體功能主要分為：SF 6 氣體檢測(cè)功能。采用COMS 攝像頭拍攝SF 6 斷路器情況，通過(guò)位移和角度傳感器等部件的組合確定氣體泄漏的位置。將攝像頭捕捉的圖像經(jīng)圖像處理算法的處理分析后，判定氣體的泄漏量，按照其泄露程度情況的不同，將其對(duì)應(yīng)的正常、預(yù)警、報(bào)警三種顏色指示燈的點(diǎn)亮情況進(jìn)行反映，使檢修人員對(duì)氣體泄露的情況進(jìn)行初步的了解，以便工作人員制定合理的檢修計(jì)劃。無(wú)線收發(fā)功能。采用WiFi無(wú)線通訊技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，在確保數(shù)據(jù)安全輸送的前提下，解決了傳統(tǒng)有線通訊的限制與不足，一方面極大地節(jié)約了電纜布線成本，同時(shí)也是時(shí)代發(fā)展的需要與趨勢(shì)。根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱，WiFi 傳輸能夠自動(dòng)選擇使用4GHz 或5GHz 兩個(gè)頻段中不擁擠的信道工作。后臺(tái)LabVIEW 軟件顯示功能。處理后的氣體泄漏圖像經(jīng)由后臺(tái)接收和顯示，且能在后臺(tái)對(duì)各檢測(cè)界面手動(dòng)刷新。上位機(jī)有“調(diào)取”與“拍攝”指令，能夠查詢歷史故障記錄與自主選擇適合的拍攝方式。

結(jié)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。