斷路器SF6氣體泄漏故障查找分析

張國洪

福建省送變電工程公司，福建福州 350013

隨著科技的進步和制造水平的提高，SF6斷路器的產(chǎn)品性能和質(zhì)量也在不斷提高，其產(chǎn)品倍受用戶的青睞。然而大面積的使用，使其故障發(fā)生的頻率也在不斷上升，出現(xiàn)故障的原因其中有設(shè)計原理性故障，有制造工藝上的故障，有材質(zhì)選擇不當?shù)墓收希瑩?jù)針對故障原因的調(diào)查統(tǒng)計，有20%～30%的故障是由于SF6氣體的泄漏原因引起的。氣體檢漏也是電氣安裝過程中一個重要的不可忽視的重要工作內(nèi)容。

1 泄漏源查找

泄漏是一種很普通的現(xiàn)象，凡是存在濃度高低、溫度差異、壓力不同的地方都會有泄漏存在。要針對不同的泄漏情況有效地采取針對性的補救措施，首先要能及時地查找到泄漏的根源。根據(jù)本人在變電站電氣設(shè)備安裝過程中，不斷與廠家探討、研究，發(fā)現(xiàn)SF6斷路器氣體泄漏源地查找，存在于一下幾處關(guān)鍵點部位：

1）液壓機構(gòu)的泄漏。對不同的液壓機構(gòu)，其泄漏的部位及情況會有所不同，但總的來說，主要泄漏部位有以下幾處：（1）閥門和密封圈、密封墊。三通閥、放油閥、一級閥、二級閥、保護閥等。造成泄漏的原因有閥芯關(guān)閉不嚴、接觸面加工精度不夠而不平正；閥體有砂眼、密封處沒壓緊、放氣螺栓沒擰緊；（2）壓力表、壓力繼電器接頭處。這些接頭的密封墊、密封圈不平正或者失效沒有彈性易造成滲漏；（3）據(jù)廠家提供，工作缸活塞桿、儲壓筒活塞的密封面。因為這些部位的密封圈、密封墊經(jīng)常受到活動的摩擦，容易發(fā)生變形，變位或者受損。液壓機構(gòu)存在泄漏而造成的后果是顯而易見的，小的泄漏既影響到設(shè)備的清潔，也必然會引起油泵的頻繁打壓或補壓時間過長；閥體大量的滲油會造成失壓故障，液壓油進入儲壓筒使氣體側(cè)會造成壓力異常升高，從而導(dǎo)致臨修、誤動、成為設(shè)備缺陷，影響設(shè)備的安全運行。

2）本體及連接部位的泄漏。（1）焊縫。焊接時由于電流過大，焊縫燒穿，開始有微漏，過一段時間后漏氣量逐漸增加；在兩種不同材料的連接處，由于局部應(yīng)力過大，焊縫開裂同樣會造成泄漏，這種情況由于現(xiàn)在廠家制造工藝的提高與改進，在現(xiàn)場安裝以及運行過程中出現(xiàn)的比率較小；（2）支持瓷套與法蘭聯(lián)接處。由于這部分壓強較大，若密封不嚴密極易泄漏，如瓷套結(jié)合面加工粗糙，結(jié)合面不嚴密，密封圈不平正、粘接不牢固；（3）管路接頭、密度繼電器接口、壓力表接頭、三聯(lián)箱蓋板等處。這些部位是接頭、接口、密封和焊縫多的部位，是密封的難點和薄弱點，泄漏的可能性較大。

對SF6氣體而言，不論那個部位的密封面都必須保持十分清潔，否則，在密封面處即使卡入微小的異物（例如直徑是60微毫的頭發(fā)絲）,都可使泄漏速率達到0.001MPa.Ml/s數(shù)量級，這是設(shè)備所不允許的。因此，安裝前必須用白布或優(yōu)質(zhì)衛(wèi)生紙粘酒精仔細輕擦密封面和密封墊，仔細檢查，確認無缺陷后才能裝配。同時，還應(yīng)擦凈法蘭、螺栓孔及連接螺栓上的灰塵，以免帶入密封面，尤其是在裝配直立密封環(huán)節(jié)時，要認真處理。

3）氣動機構(gòu)的泄漏。（1）連接管路、活塞和閥的密封部分、傳動機構(gòu)的密封部分。連接管路中緊固部位的松動，活塞與動桿的密封圈或密封墊、閥體的密封墊等部位，會因操動機構(gòu)的運動而發(fā)生松動、磨損而變位，也有密封未能放入槽內(nèi)等引起泄漏。氣動機構(gòu)中由于活塞，各種閥和密封面比較多，所以由這些部件造成漏氣的比例也比較高；（2）儲氣罐。儲氣罐是氣動機構(gòu)中壓縮空氣儲藏和分配的罐體，它與各部分機構(gòu)連結(jié)的管道和閥門比較多，如有安全閥、排水閥、檢查閥，有連結(jié)到各相氣動機構(gòu)的管道等，，這些連結(jié)部位的密封是個薄弱點。氣動機構(gòu)的漏氣點不易查找，特別是慢跑氣，由于不留痕跡而查找困難，所以要特別注重安裝、施工的工藝和質(zhì)量。

2 檢漏方法

在施工現(xiàn)場，SF6氣體的檢漏方法也是多種多樣的，主要分為定性檢漏和定量檢漏。

2.1 定性檢漏

定性檢漏只是判斷SF6斷路器泄漏情況的相對程度，而不是測量其具體泄漏率，定性檢漏有如下幾種方法：1）抽真空檢漏。抽真空至133Pa，繼續(xù)抽真空30min以上停泵，靜觀30min后讀值A(chǔ)，再靜觀5h后讀值B，如B-A＜67Pa可以認為密封良好。2）發(fā)泡液檢漏。這是一種較為簡單的定性泄漏方法，能夠較準確地發(fā)現(xiàn)泄漏點。發(fā)泡液可采用一份中性肥皂加入二份水配制而成，將發(fā)泡液涂在被檢測部位，如果起泡即表明該處漏氣，起泡越多越急，說明漏氣越嚴重。采用這種方法可大體上能發(fā)現(xiàn)漏氣率為0.1ml/min地漏氣部位。3）檢漏儀檢漏。檢漏儀檢漏是將檢漏儀探頭沿斷路器各連接口表面和鋁鑄件表面移動，根據(jù)檢漏儀讀書判斷氣體的泄漏情況。使用此方法應(yīng)掌握以下技巧：（1）探頭移動速度應(yīng)慢，以防移動過快而錯過漏點；（2）檢漏時不應(yīng)在風(fēng)速大的情況下，避免泄漏氣體被風(fēng)吹走而影響檢漏；（3）檢漏儀選擇靈敏度高響應(yīng)速度小的檢漏儀，一般使用檢漏儀的最低檢出量即泄漏量的體積分數(shù)小于10-6，響應(yīng)速度小于5s較為合適。4）分割定位法。分割定位法適用三相SF6氣路連通的斷路器。如已確認有泄漏但難于定位時，可把SF6氣體系統(tǒng)分割成幾部分，再進行檢漏，從而可以減少盲目性。5）壓力下降法。壓力下降法適用于設(shè)備漏氣量較大時。

2.2 定量檢漏

定量檢漏是測定SF6斷路器的泄漏率，判斷標準為年漏氣率不大于1%。主要方法有：1）局部包扎法：用0.1mm厚的塑料薄膜按密度部位的幾何形狀圍一圈半，接縫向上，盡可能構(gòu)成圓形或方形，經(jīng)整形后用膠帶粘貼密封。塑料薄膜與被測品應(yīng)保持一定的間隙，一般為5mm左右，包扎后經(jīng)24h測定包扎腔內(nèi)SF6氣體的濃度，應(yīng)取不同位置四點的平均值。該密封環(huán)節(jié)的漏氣率可用下式計算：

式中： F-絕對漏氣率，單位時間內(nèi)的漏氣MPa·m3/s；

△C-泄漏氣體濃度的測量平均值，ppm；

△t-測量△C的間隔時間，s；

△V-被試品與塑料薄膜間所包圍的容積，m3；

P-絕對大氣壓，為0.1MPa。

每個氣室的年泄漏率Fy：

式中：V-氣室內(nèi) SF6氣體的容積，m3；

Pr -額定SF6氣體氣壓，MPa，(表計值)。

在進行以上計算時較難確定的是以下參數(shù)：

△V：由于被試品與塑料薄膜間所包圍的容積是不規(guī)則形狀，其容積不能直接計算取得，可采用試驗的方法，利用其它氣體或液體通過流量計向包扎腔室內(nèi)灌注而取容積數(shù)據(jù)。

V和W：氣室內(nèi)充注SF6，氣體的容積和質(zhì)量，該數(shù)據(jù)廠方都未提供，可在訂貨技術(shù)條件中要求廠方提供準確數(shù)據(jù)，還可在充氣過程中采用計量方法來取得較準確的數(shù)據(jù)。

2）掛瓶檢漏法：在絕緣子檢漏孔處懸掛一個瓶子經(jīng)過數(shù)小時后，再用檢漏儀測量瓶內(nèi)是否有泄漏的SF6氣體。

3 結(jié)論

SF6斷路器是變電站正常運行的重要設(shè)備，是變電站內(nèi)變壓器除外的另一個神經(jīng)中樞，SF6氣體的泄漏對環(huán)境造成污染和破壞生態(tài)平衡、產(chǎn)生溫室效應(yīng)，對SF6斷路器氣體泄漏故障的排除要力求做到快和準，我們要繼續(xù)深入研究和探討SF6斷路器氣體泄漏的分析和處理的各種先進快速的方法。

[1]國家標準.GB 767472.5kV及以上氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備.

[2]電力設(shè)備交接和預(yù)防性實驗規(guī)程.國家電網(wǎng)公司 DL/T596 GB 50150-2006.

[3]徐元哲，劉縣，胡智慧，周紅晶.東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院.SF6斷路器的泄漏檢測技術(shù).

[4]吳亞珍.SF6氣體泄漏檢測方法及報警技術(shù)[J].電工技術(shù)，2007(4).