GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施

GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施

田晋生

国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030001

摘要：GIS设备是一种新型组合成套高压装置，因其具有占地面积小，运行安全可靠，检修周期长等特点而被广泛采用。GIS设备因密封部位较多，对密封件的材料和工艺要求非常严格，而SF6气体泄漏作为运行中GIS最常见而特有的问题，严重影响设备的正常运行。本文阐述了GIS设备SF6气体泄漏原因及预防措施，达到减少漏气缺陷发生的目的，进一步提高GIS运行的可靠性。

关键词：GIS；SF6；气体泄漏；检漏处理

1SF6气体使用现状及GIS设备SF6气体泄漏原因分析

1.1SF6气体使用现状

虽然SF6气体应用广泛，但是在对SF6气体的使用和管理上却仍存在很多问题。主要的问题如下：

1）环保意识匮乏。目前仍存在相当一部分人没有对SF6气体造成的环境危害有正确的认识，导致在使用和管理时，容易出现较为严重的人为排放。

2）对SF6气体的回收处理不当。由于SF6回收装置价格昂贵，所以使其普及受到了限制。在我国的电力企业35kV以下的变电站几乎没有SF6气体回收装置，很多地区都是几个变压器共用一台回收装置。即使使用了回收装置，对收集的SF6气体的处理也仅仅是经过很简单的过滤吸附后，便排入大气中。

3）管理制度不完善。现今的SF6相关的装置生产产房、检修间等现场，都没有配置完善的通风设施和监控设备，在对长期与SF6气体接触的员工的保护方面欠缺考虑。

1.2GIS设备SF6气体泄漏原因分析

由于SF6气体泄漏会造成绝缘灭弧能力下降、生成腐蚀性物质等危害，因此需要对SF6气体泄漏原因进行分析，并针对原因进行严格的检测。SF6气体泄漏一般发生在电气设备的焊接缝隙、使用密封圈密封的密封面以及气体密封阀等。GIS发生泄漏可能是由于现场安装造成，也有可能在制造厂装配时造成的。GIS设备SF6气体常见的泄漏原因如下：

1）制造的工艺不精，导致设备的外壳存在砂眼，焊接工艺和质量不过关，密封不完全，设备在装配过程中操作不当等。

2）组件设计时存在误差，导致组装后密封性不佳。设计问题主要存在于伸缩节和主母线结构处。

a）伸缩节设计问题：设备安装施工过程中，因存在零部件安装累计误差及土建误差，各工程在设计GIS主母线中配置了若干组伸缩节，以消除安装应力。并利用伸缩节满足母线热膨胀的变化和基础沉降。在伸缩节设计过程中，若伸缩节补偿碟簧预压缩尺寸调整不当，弹簧力大于伸缩节补偿碟簧设计要求时，会导致伸缩节与法兰对接面出现裂缝而漏气；

b）主母线结构、密封设计问题：在主母线结构中，因伸缩节处于两固定点中间位置附近，受环境温度影响而产生的位移量较大，致使伸缩节附近处法兰连接有较大变形量，部分碗状垫圈强度不够，承受不住而发生严重变形，使螺栓预紧力失效，法兰密封面出现缝隙，破坏法兰对接面局部密封条件，导致密封面处局部漏气。

3）电气设备在检修后组装及密封不当，导致SF6气体泄漏。

4）电气设备在运行时，如开关进行分合时，会出现震动。

5）密封材料老化，导致密封性能下降。

6）电气设备在多次进行补气或测微水试实验后，气体密封阀密封性下降。

7）压力表渗漏。若压力表的质量较差或者连接情况不佳，在密封垫出现损坏时，容易发生泄漏。

8）瓷套管发生破损。在部件运输过程中容易因为外力作用，导致瓷套管破损，引起泄漏。

2SF6气体泄漏预防措施

GIS设备故障，常常会造成较大的停电范围，对电力系统造成破坏的影响，而且在检修过程中，降低了工作效率，还无形中大大增加了运行成本。因此找到行之有效的预控方法，才能做到有效抑制和减少故障的发生，提高设备运行的稳定性。

2.1SF6气体泄漏应急措施

《国家电网电力工作安全规程中》指出：如果爆发SF6气体大量泄漏等紧急情况时，人员应迅速撤出现场，开启现场的所有排风装置进行通风。现场人员一律佩戴防毒面具或正压式空气呼吸器。在经过充分的自然排风或强制排风后，使用SF6气体检漏仪检测现场SF6气体含量，现场含氧量不低于18%后，方允许工作人员进入。如果发生设备防爆膜破裂时，必须立即进行停电检修，使用汽油或丙酮擦试使用过的工器具和防护用品。

2.2SF6气体漏气的检测方法

当前，较为先进的检测GIS设备漏气的方法有：光声谱技术与光学成像技术。光声谱技术是基于光学辐射的原理，是一种非远程检测技术，他可以用于光波转换为声波的原理，进行光学成像技术的远距离识别以及瞬时检测能力。检测者可以立即扫描和识别站内GIS设备的多处漏气点，以便尽快修理；不再需要操作者或者检测者亲自到发生泄漏的变电站进行观测。凭借检测泄漏气体的浓度，看到泄漏SF6气体的清晰成像，这是一种可以快速查找泄

漏点的技术。光学成像技术主要有激光成像法和红外成像法两种，此项技术通常用以与红外成像技术作对比。光学成像技术的检测原理是，检测仪自主发射一定波长的激光，露出的气体吸收来自激光的能量，使自身温度升高，产生与周围环境温度较大的差异，激光因为背景的反射，得到的信号由光电转换和A/D转换等，经由处理器处理，使泄漏气体变得可见。它的特点是检测用时短，精度较高，弊端是检漏中需升温，对背景板的背景反射要求较为严格，否则泄漏气体无法在背景下准确显现，现场应用起来也多有不便。红外成像检漏仪，是利用稳定的SF6气体相对于空气对红外吸收极强的特性，利用红外探头的检测下清楚地呈现出两者的红外比对影像，使原本无法观察到的泄漏气体变得清楚可见。此方法的特点是时间短，观察距离较远，并且相对于常用的手持检漏仪等检漏方式，检测时间上减少了三分之二，大大提高了检测效率，另外，它的另外一个优势是，可以进行带电检测，不用将检测的电气设备停电，减少停电时间，此类仪器优点非常突出，检测灵敏性高、漏点定位较为精确，相对于其他的检测方法优势极其突出，且适合各种场合。

2.3SF6气体泄漏预控措施

2.3.1提高GIS设备制造工艺质量

密封材料生产的质量不合格是发生SF6气体漏气的最主要因素，虽然密封材料的生产成本不大，但它对于GIS设备众多气室连接起到的密封作用非常巨大，许多案例的SF6气体泄漏原因都是因为对密封材料的选择不当引发地，一般材料为三元乙丙橡胶的“EPDM密封圈”作为组合电器的密封材料，能够对设备的密封起到可靠密封的作用，从而一定程度上能够提高GIS设备的制造工艺质量。

2.3.2加强GIS设备的密封材料检查

组合点起的密封材料主要用于SF6气体密封，按照形状分为“O”型圈、六角框等，材料成为主要是三元乙丙橡胶和氟橡胶等。检查GIS设备的密封是否良好，一般会检查组合电器的外部壳体的焊接质量、密封圈等项目。对于设备外壳的检查，主要是要检查并确认设备表面是否有磕碰划伤痕迹，密封槽内是否积有灰尘油污等污物。在清理密封槽、法兰边缘时，可以借助锉刀或细砂纸进行细细打磨，一边打磨一边认真检查打磨程度。进行气体采样和处理一般渗漏时，工作人员全过程必须正确佩戴防毒面具，亦或是配置正压式空气呼吸器，整个现场应首先进行通风处理后方可开展。

2.3.3加强现场GIS设备安装工艺要求

组合电器的设备生产厂家应针对关键质量环节，制定质量控制措施或者现场安装检查表，并派驻具有相关资质能力的技术人员，全程指导和参与到现场安装工作，并监督施工单位安装工艺执行控制安全质量，规范现场安装作业，提高现场安装质量，保证设备安装并运行正常。

2.3.4加强补气关键点控制，避免频繁补气

如果只是进行充气的措施，频率过多，也会危及设备的正常运行，并且在充气时，特别是在环境湿度大的条件下进行补气，空气中的水分会通过充气口随气体一起侵入。另外，泄漏气体含有有毒成分，对在场人员的健康和环境都将造成不良影响。

2.3.5加强日常维护巡视

在日常GIS设备巡视检查中记录和查看SF6气体压力表值，如若发现运行的SF6开关气体气室压力突降、报警等异常时，运维单位当值运维负责人必须及时汇报调度和负责生产管理领导，对GIS设备的运行状况进行全面检查和相关巡视报告的核查。遇到SF6气体压力表值几近0值，应立即断开故障开关的控制电源，及时采取措施，拉开上级负荷，将发生故障设备退出运行后，上报调度部门和领导，以便及时进行故障抢修，避免事故范围的扩大，对电力系统造成不良影响。

2.3.6检修后注意事项和后期处理

事故处理后，应将所有防护用品和工器具清洗干净，参与检修的人员要洗澡。运维当值人员应配合调度员作好相关工作的记录和恢复，配合安监部门做好现场的保护、拍照、事故调查等一系列后续工作，并做好详细记录以便调查和收存。

3结束语

综上所述，GIS设备主要被应用在电力系统中，而SF6气体泄漏作为设备运行期间最常见的问题，极大程度上降低了GIS设备的生产效率。本章首先对造成GIS设备SF6气体泄漏的原因进行了分析，然后提出了一些针对这些原因比较有效的预防措施，希望可以降低GIS设备SF6气体泄漏对GIS设备带来的伤害。

参考文献：

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