變電站SF6斷路器氣體泄漏的常見原因分析及檢測措施研究

戴美勝

摘? 要：因為SF6氣體具備良好的絕緣性與滅弧作用，SF6斷路器于高壓設備方面占據絕對優勢，所以其故障產生的頻率也很高，最常見的問題是泄漏故障。迅速找到泄露點是處理泄漏故障的重要環節，對此，文章首先介紹了SF6斷路器氣體外泄的主要原因，然后詳細闡述了有效的檢測方法。

關鍵詞：變電站;SF6斷路器;氣體外泄;主要原因;檢測方法

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

伴隨科技的進步及生產水平的提升，SF6斷路設備的產品性能與質量也在持續提升，其產品受到了廣泛客戶的認可。但是，大范圍的應用，使之故障出現的頻率也隨之升高，產生故障的原因包括設計原理性問題、制造工藝問題、材質選擇問題等。通過對故障成因的調研統計得知，有20%-30%的問題是因為SF6氣體外泄原因造成的。氣體檢漏屬于電氣安裝階段一個關鍵的且無法忽略的要點。

1 主要原因介紹

泄漏屬于一種十分常見的情況，凡是有含量高低、溫度區別、壓力差別的地方均會存在泄漏問題。應對于不同泄漏現象采用科學的補救方法，首先應及時找出泄漏的根源。

1.1 液壓機器的外漏

對各種各樣的液壓機器，其泄漏位置與情況會有區別，但從整體上來說，常見的泄漏位置是：（1）閥門與密封圈、密實墊。三通開關、放油開關、一級開關、二級開關、保護閥等。引起泄漏的原因包含閥芯閉合不嚴、接觸面生產精度不足而不平整;閥體存在砂口、密封位置未壓實、放氣螺栓未擰緊;（2）壓力表、壓力機電設備接頭位置。這類接頭的密封墊、嚴密全不平整或是失效無彈性極易引起滲漏;（3）按照廠商提供，作業缸活塞桿、蓄壓筒活塞的嚴封面。由于這些位置的密封圈、嚴封墊常常受到移動的摩擦，極易出現變形、變為或是損壞。液壓機器出現泄漏而引起的后果是非常嚴重的，小的泄漏不僅影響著設施的干凈，還必定會導致油泵的反復打壓和補壓周期態長;閥體巨大的漏油將引起失壓問題，液壓油進到蓄壓筒令氣體側引起壓力不斷上升，進而造成臨修、誤動，變成設備缺陷，阻礙設備的安全運轉。

1.2 本體與銜接處的外漏

（1）焊縫。焊接時因為電流較大，焊縫燒穿，出現微漏，多一些時間后泄氣量不斷增多;在兩類不同材料的焊接位置，因為局部應力很大，焊縫裂痕也會引起泄漏，這種現象因為隨著廠商制造技術的提升及改善，在現場安裝與運行階段產生的比率很小;（2）支持瓷套和法蘭聯接位置。因為這部位壓強很大，如果密封不密實容易泄漏，像瓷套結合面制造粗糙，結合面不密實，密封圈凹凸、粘接不穩固;（3）管道接頭、密度繼電設備接口、壓力表端部、三聯箱蓋板等位置。這些位置是接口、封閉與焊接最多的位置，屬于密封的難點與薄弱點，泄漏的幾率很大。

就SF6氣體來說，不管哪個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微小的物質，均能讓泄漏速率得到0.001MPa.M1/s數量級，其是設施不允許的[1]。所以，安裝前要以白布和優質衛生紙沾酒精認真擦拭密封面與密封墊，詳細檢查，確定沒有問題后才可以裝配。而且，還要擦除法蘭、螺栓孔與銜接螺栓上的積塵，防止帶進密封面，特別是在安裝直立密封環節時，應仔細處置。

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的液體，于氣體外漏時漏點將有氣泡出現。檢測方法是：在SF6斷路器外殼上和可能的漏點抹上肥皂水等。缺點介紹：對涂抹的需求高，無法檢查微小泄漏，有些位置還不能涂抹。優點是：直觀。

2.2 定性檢漏

基本原理是：SF6具備很強的負電性，脈沖高壓影響下出現持續放電效應，SF6氣體將轉變電暈電場的性能，進而檢查出現場是否具有SF6氣體。這僅僅是判定SF6斷路設備泄漏現象的相對程度，而非是檢測其實際泄漏率，定性檢漏包括以下幾種辦法：（1）抽真空檢測。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，然后靜觀5小時后讀值B，如67Pa>B-A就能確定密封較好。（2）發泡液檢測。其是一種比較簡便的定性泄漏辦法，可以很精準的找出泄漏點。發泡液能夠選擇一個中性肥皂添加兩份水配備形成，把發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。檢漏儀檢測是把檢漏儀探頭順著斷路器每個銜接口表面與鋁鑄件表面活動，結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，探頭活動速度要慢，避免移動太快而錯過漏電;第二，檢測時不能在風速大的狀態下，防止漏氣被風吹散而影響檢測;第三，檢漏儀選取靈敏性高、響應速度低的檢漏儀，通常采用檢漏儀的最小檢出量就是漏氣量的梯級分數低于10-6，響應速度低于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，能將SF6氣體結構分割為幾個部分，然后進行檢測，進而能夠降低盲目性。（5）降壓法。其適用在設備泄漏量很大的情況下。

2.3 定量檢漏

這是檢測SF6斷路器的漏氣率，判定標準時年泄漏率不超過1%。具體方法是：

（1）局部包扎法：以0.01cm厚的塑料薄膜根據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，通過整形后以膠帶粘接密封[3]。塑料薄膜和被測物要保留一定的空隙，通常是0.5cm左右，包扎后通過24小時檢測包扎腔中SF6氣體的含量，要選擇不同部位4點的平均值。該密封過程的泄漏率能用下式計量：

2.4 紅外檢測

紅外檢測方法主要是借助SF6氣體較強的紅外吸收性質，SF6氣體對波長是10.6um的紅外線吸附最強。常用的紅外檢測方法包含紅外激光法與被動獲得的無源探測方式。

激光紅外檢測的工作原理是：通過激光發射器傳出入射紅外激光，通過反射將產生反向散射激光進到激光攝像機成像平臺，若入射激光面臨外漏的SF6氣體，則能量將被吸收一些，進而造成無泄漏和有泄漏兩種現象下的反向散射激光出現差別，最后導致各種激光成像不一樣，由此能夠發現是否有SF6漏氣[4]。無源探測就不用主動傳出激光，僅僅是檢測大氣里的紅外線讓SF6氣體吸附后引起的細小差別來檢測SF6氣體存在狀況。國外科學產品選擇的制冷量子阱檢測其可以判斷出0.03℃，最低檢測氣體量是0.001ml/s的SF6氣體。

以上兩種方法均采取成像取景儀體現圖像，讓一般看不到的SF6氣體變得能看見。在取景顯示儀上能夠看見泄漏的SF6氣體是動態黑色云，于靜態環境下清楚可見，詳細觀測煙云冒出的部位，能夠迅速精準的定位漏氣源，煙云的快慢與大小就體現了漏氣的速度。SF6氣體紅外檢測方法可以在不斷電情況下遠程發現漏氣位置，保障了人身安全，提升了供電穩定性，是當前最為科學的檢測辦法。

3 結束語

加強SF6斷路器漏氣的防范工作是保證變電站安全、經濟、可靠運轉的關鍵監督要點。經過分析SF6斷路器漏氣的原因，能夠不斷提升防范與應對SF6斷路器漏氣問題的理論水平，進而提高應對與處理SF6漏氣事故的水平。在各種檢測方法中，紅外成像檢測是SF6斷路器狀態檢修新的技術方式，還是今后主流的發展趨勢。

參考文獻：

[1]王逸君.基于圖像處理和無線傳輸技術的SF6斷路器在線監測系統[D].河北農業大學，2018.

[2]陳卓.SF6斷路器本體的主要故障分析及對策[J].電世界，

2017，58（10）：8-9.

[3]賈明，李文超，周興，等.變電站SF6斷路器檢修技術研究[J].低碳世界，2016（26）：44-45.

[4]石霄鵬.SF6斷路器在線監測技術在膠州電網的應用研究[D].華北電力大學，2014.