探究GIS設備中SF6氣體泄漏檢測

童鑫　楊玉青　尹陽和　李方舟　盧志鵬

摘要：由于操作不當和設備老化等原因易誘發SF6氣體泄漏。由于GIS設備均處于全封閉狀態，且其內部結構緊湊、工藝復雜，所以一旦發生SF6氣體泄漏將會造成較大事故，其修復難度及修復時間亦大于其他充氣設備，會對GIS設備及電力系統安全運行造成破壞性影響。本文就GIS設備SF6氣體泄漏原因、危害、檢測及預防措施進行分析，可供參考。

關鍵詞：GIS設備;SF6氣體泄漏;檢測

1分析GIS設備氣體泄漏原因及危害

1.1GIS設備氣體泄漏原因

GIS設備具有多個接口，工藝技術比較復雜，因此相比于其他SF6重啟設備來說，在確定漏氣原因方面具有更高難度。本文將SF6氣體泄露原因總結為以下幾個方面。

（1）設計施工缺陷：現場安裝時，施工人員由于未按照要求對接尺寸導致設備局部受力超出設計能力;波紋管不足、母線倉過長導致GIS設備缺乏足夠調整距離;設備平衡設計不合理導致移動中發生尺寸偏移。

（2）制造安裝缺陷：生產廠家在生產盆式絕緣子、法蘭件和鑄件時沒有按照標準流程執行，這樣就會使上述設備構件出現砂眼或裂紋等問題，導致設備密封圈尺寸設計不合理，再加上防水不標準，極易導致SF6氣體泄露。

（3）自然環境缺陷：“O”型圈進水受潮;密封膠、密封件老化導致漏氣;熱脹冷縮導致設備變形;GIS設備運行中振動導致設備受損。

1.2GIS設備氣體泄漏危害

SF6氣體在常溫條件下無色無味，具有較高的分解溫度和絕緣性能，屬于優良電絕緣介質。在GIS設備中SF6氣體泄露會產生以下問題。

（1）當GIS設備發生異常發熱、局部放電（PD）等現象時，會使SF6分解為低氟化物及游離態氟，當環境中為純凈SF6時，這些分解物將隨著溫度的降低迅速復合還原為SF6，但由于GIS設備還包含微量空氣、水、油等成分，使分解物轉變為SO2、SOF2、H2S等強酸性穩定氣體，這些氣體會腐蝕設備中金屬部件及密封絕緣材料，從而使GIS設備的絕緣能力下降，影響其使用壽命。GIS設備中所產生毒氣也會對運行檢修人員的身體健康造成影響。

（2）GIS設備中絕緣和滅弧介質與SF6氣體性能和壓力有關。按照相關研究顯示，壓力為0.3MPa時，絕緣性能會與傳統絕緣油污相同，所以GIS設備氣體泄漏會使電力性能降低。

（3）SF6氣體的溫室效應約為CO2的23900倍，其泄漏會對大氣環境造成嚴重影響。

（4）目前針對GIS設備漏氣現象，為保證GIS設備的正常運行，當漏氣發生時，需及時補充SF6氣體，而充入的SF6氣體又帶有微量水，使GIS中水含量進一步增加，降低設備使用壽命。

（5）SF6價格偏高，且SF6設備在電力系統中應用廣泛，如頻繁補充，不利于電力系統的經濟運行。

2分析GIS設備中氣體泄漏檢測方法

2.1傳統檢測方法

傳統檢測方法包括包扎檢測法和皂水檢測法，其中包扎法是使用輕薄材料將漏氣部位包扎起來，受氣體泄露影響，包扎材料會鼓起，此時能夠明確泄露位置和泄露量，然而該種方法需要多次比對確定，并且會受到操作人員經驗和風速影響。皂水法主要是將可疑部位涂抹皂水，并對漏氣情況進行觀察分析，此種方法性價比高，但是在實際應用時工作量比較大，不能對具體泄露速度進行測算。以上方法均需要檢測人員深入到GIS設備中，待測設備必須停機，避免檢測受設備運行影響。另外，在現場運行中也出現一些改進方法，如檢測精度包扎法，該方法是在較大可能出現漏氣的位置用柔軟且輕薄材料進行包扎，然后配合使用便攜式氣體檢漏儀在GIS設備表面快速移動，待氣體沉淀一段時間后，重點檢測包扎部位。當檢測到SF6氣體時，高敏設備會根據不同氣體濃度發出不同警告，檢測精度包扎法有較大提高，但具體位置的確定仍然需要多次測試，并且受現場環境影響較大。

2.2紅外成像法

紅外成像法是指利用紅外光穿透氣體后，氣體會吸收頻率譜線光。SF6氣體吸收光譜集中在10.6μm。基于此，通過濾波器能夠確保顯示窄播帶，此時就會形成畫面。紅外檢測儀聯合成像技術能夠對泄露點進行快速檢測，并且通過圖像化方式顯示出來。當設備中無SF6氣體泄漏時，圖像顯示無明顯變化。當氣體泄漏產生時，由于SF6對特性頻率紅外光具有吸收作用，在氣體泄漏部位形成煙霧狀陰影。且其陰影清晰度可隨泄漏濃度發生變化。通過判斷陰影清晰度及陰影走勢方向即可判斷泄漏點及泄漏速度。紅外檢漏儀原理如圖1所示。

應用紅外成像法進行檢測的設備價格較為昂貴，但可以實現實時監控和遠程監控泄露點，不需要停機處理。但大氣中包含多種類型光，會影響紅外成像法檢測結果，還會對SF6氣體泄露檢測結果造成影響。所以利用該方法進行檢測，對精度要求比較高，必須對不同光之間的差別細小差別進行區分。雖然紅外檢測法存在不足，但是在現有檢測技術中還是比較先進的，所以在各配電場也得到了廣泛應用。

2.3激光檢漏法

SF6激光成像檢漏儀的原理是：由激光發射器向待檢區域發射激光，激光攝影機捕捉被背景散射回的反向激光并成像。當GIS設備無泄漏時，成像與太陽光成像無異。當GIS設備發生泄漏時，由于部分激光被吸收，激光攝像機所捕捉圖像形成與無泄漏時不同的圖像，SF6泄漏越大，圖像差別就越明顯。激光檢測法可將不可見的SF6氣體在視頻中展示出來，并能方便觀測到泄漏點和泄漏方向。

激光檢漏法可對設備進行遠距離檢測，并能在成像儀上展示出SF6氣體，這樣能夠及時發現SF6氣體泄露。相比于傳統檢漏方法來說，激光檢漏技術能夠確保檢測結果的準確性和可靠性，并且在檢測期間不需要對GIS設備進行停機操作，全面確保電力系統運行穩定性。

3結語

本文針對GIS設備SF6氣體泄漏進行分析，總結SF6泄漏原因及危害，闡述當前主要使用的SF6氣體泄漏檢測方法。

參考文獻

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