SF6 斷路器在變電運行中氣體泄漏的常見原因分析及檢測措施研究

竇向榮

（國家能源集團神東煤炭集團供電中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

一、變電站SF6 斷路器氣體泄漏的常見原因分析

（一）閥門與密封圈、密實墊

三通開關(guān)、放油開關(guān)、一級開關(guān)、二級開關(guān)、保護閥等。引起泄漏的原因包含閥芯閉合不嚴、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、放氣螺栓未擰緊。

（二）環(huán)境問題

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空曠地域甚至可以達到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，在制造時形成了密封環(huán)節(jié)薄弱缺陷，會形成一種“溫控效應(yīng)”，即該缺陷密封元件在適當?shù)臏囟葧r，能夠起到密封的作用，但當環(huán)境溫度下降到一定值時，密封元件受冷收縮，就會出現(xiàn)泄漏。

（三）焊縫

焊接時因為電流較大，焊縫燒穿，出現(xiàn)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(yīng)力很大，焊縫裂痕也會引起泄漏，這種現(xiàn)象因為隨著廠商制造技術(shù)的提升及改善，在現(xiàn)場安裝與運行階段產(chǎn)生的比率很小。

二、檢測措施

（一）采用紅外成像檢漏系統(tǒng)對漏氣點進行定位

紅外成像檢漏儀在一個窄帶濾波器界定的紅外區(qū)域，能檢測到紅外光吸收的泄漏氣體，當物體輻射出的紅外光經(jīng)過SF 6 氣體時，在該區(qū)域的視頻圖像將產(chǎn)生與空氣不同的對比圖像，從而產(chǎn)生煙霧狀陰影。SF 6 氣體濃度越大，吸收強度就越大，煙霧狀陰影就越明顯，從而使不可見的SF 6氣體泄漏變成可見。因此可以通過測定氣體分子的紅外光譜達到測定樣品濃度的目的。檢修人員在故障斷路器轉(zhuǎn)為檢修后進行補氣，同時進行紅外成像檢漏，發(fā)現(xiàn)漏氣點有兩處：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（三個孔），漏氣量都很大。

（二）定性檢漏

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(chǔ)，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(fā)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(fā)泡液能夠選擇一個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(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(tài)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(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分數(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，能將SF6 氣體結(jié)構(gòu)分割為幾個部分，然后進行檢測，進而能夠降低盲目性。

（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，仔細觀察未發(fā)現(xiàn)鼓泡，再使用紅外檢漏儀重點檢測疑似泄漏區(qū)域，仍無法觀測到泄漏現(xiàn)象。猜測原因為漏點泄漏速度較為緩慢，單位時間泄漏量較小，無法檢測。為解決此問題，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，用螺絲刀戳一個小孔，將TIF XP-1A 型鹵素檢測儀探頭伸進去檢查，發(fā)現(xiàn)404 開關(guān)A 相上法蘭、406 開關(guān)C 相上法蘭位置有急促的報警提示音。工作人員擠壓保鮮膜時用紅外檢漏儀拍攝404開關(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，可進一步判斷泄漏點位于上法蘭及頂蓋區(qū)域。

（四）在線檢測系統(tǒng)的目標功能

檢測系統(tǒng)具體功能主要分為：SF 6 氣體檢測功能。采用COMS 攝像頭拍攝SF 6 斷路器情況，通過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，將其對應(yīng)的正常、預(yù)警、報警三種顏色指示燈的點亮情況進行反映，使檢修人員對氣體泄露的情況進行初步的了解，以便工作人員制定合理的檢修計劃。無線收發(fā)功能。采用WiFi無線通訊技術(shù)進行數(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，同時也是時代發(fā)展的需要與趨勢。根據(jù)信號的強弱，WiFi 傳輸能夠自動選擇使用4GHz 或5GHz 兩個頻段中不擁擠的信道工作。后臺LabVIEW 軟件顯示功能。處理后的氣體泄漏圖像經(jīng)由后臺接收和顯示，且能在后臺對各檢測界面手動刷新。上位機有“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

加強SF6 斷路器漏氣的防范工作是保證變電站安全、經(jīng)濟、可靠運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵監(jiān)督要點。經(jīng)過分析SF6 斷路器漏氣的原因，能夠不斷提升防范與應(yīng)對SF6 斷路器漏氣問題的理論水平，進而提高應(yīng)對與處理SF6 漏氣事故的水平。