SF₆充氣柜漏氣故障分析與處理

毛振塔

摘要：分析了六氟化硫（SF6）充氣柜的漏氣故障產(chǎn)生原因并提出了相應(yīng)的解決辦法，在保證生產(chǎn)的同時(shí)能進(jìn)行檢修，為處理同類故障提供參考。

關(guān)鍵詞：SF6;充氣柜;漏氣故障

SF6充氣柜作為新型供電設(shè)備現(xiàn)在越來(lái)越普及，SF6充氣柜雖然在出場(chǎng)時(shí)會(huì)做氣密性測(cè)試但是還是經(jīng)常會(huì)發(fā)生SF6泄漏情況。這使得柜內(nèi)空氣壓力下降，不僅嚴(yán)重影響了SF6充氣柜的絕緣性能，還給整個(gè)SF6充氣柜和用電設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)了安全隱患。現(xiàn)針對(duì)于此做一些關(guān)于SF6充氣柜漏氣故障的分析，并提出改善措施，以有效地杜絕這樣一種問題。

一、SF6充氣柜簡(jiǎn)介

SF6本身作為一種人為制造的惰性氣體，化學(xué)性能穩(wěn)定且無(wú)色無(wú)味無(wú)毒。SF6還具有強(qiáng)電負(fù)性，它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負(fù)離子，SF6還具有較低的離解溫度、較好的耐電性能、強(qiáng)大的絕緣能力和強(qiáng)力的滅弧能力等[1]。

SF6充氣柜的結(jié)構(gòu)組成主要有母線，斷路器，負(fù)荷、隔離、接地開關(guān)及CT/PT等高壓電氣元件。將這些元件裝在密封箱體中，并充入SF6氣體，這個(gè)一體式封閉箱作為集成了各種元件和SF6氣體設(shè)備不僅具有開斷、隔離、接地等功能，還由于SF6氣體具備強(qiáng)大的絕緣能力、強(qiáng)力的滅弧能力和較好的耐電性能使得此充氣柜的安全性和可靠性大大提高[2]。

相較于空氣柜，SF6充氣柜體積相對(duì)較小、重量普遍較輕。SF6氣體的絕緣強(qiáng)度較空氣高，這導(dǎo)致相同電壓等級(jí)的SF6充氣柜較空氣柜的體積可縮小不少。SF6充氣柜適應(yīng)性強(qiáng)，這得益于一體式封閉箱受到環(huán)境的影響較小，所以空氣潮濕多塵、安裝位置狹小、鹽漬嚴(yán)重等環(huán)境都可以安裝SF6充氣柜[3，4]。

二、漏氣故障分析

隨著SF6充氣柜的日趨廣泛應(yīng)用，其運(yùn)行的安全性和可靠性十分重要，雖然其缺陷和隱患在出廠時(shí)會(huì)被檢驗(yàn)和消除，但是SF6充氣柜的漏氣現(xiàn)象仍舊時(shí)常發(fā)生，對(duì)用電設(shè)備的運(yùn)行造成了相當(dāng)大的安全隱患。漏氣問題是充氣柜的關(guān)鍵所在，漏氣率低于0.5%則合格，在做SF6充氣柜的密封時(shí)密封圈的壓縮量、壽命及老化都會(huì)影響到設(shè)備漏氣。SF6充氣柜的設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)30年，在使用過程中不免會(huì)發(fā)生部件老化等問題導(dǎo)致漏氣。

SF6氣體在放電中產(chǎn)生的副產(chǎn)物有毒且具有腐蝕性，人體吸入會(huì)中毒，還會(huì)腐蝕箱體，因此SF6充氣柜的防漏氣技術(shù)是十分重要的。目前，SF6充氣柜生產(chǎn)企業(yè)，采用的是激光焊接技術(shù)將充氣柜箱體、加強(qiáng)筋、緊固件及套管均進(jìn)行了全自動(dòng)化的焊接，以確保其的密閉度。當(dāng)氣室經(jīng)加工成型后再抽出真空，可以通過向箱體中充氦氣來(lái)檢驗(yàn)氣室是否密閉。在SF6充氣柜安裝處，可以安裝SF6檢測(cè)器的控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)到空氣中SF6的含量，SF6一旦泄漏就開始報(bào)警，這對(duì)環(huán)境安全有所保障。

SF6充氣柜發(fā)生泄漏的可能來(lái)源是充氣柜的生產(chǎn)工藝合格，充氣柜的外殼上有砂眼導(dǎo)致氣密性不佳，密封器材不過關(guān);充氣柜安裝時(shí)遭到損壞，充氣柜密封錯(cuò)誤;充氣柜運(yùn)行中產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象導(dǎo)致充氣柜漏氣，密封材料老化導(dǎo)致密封失效等原因。

三、漏氣檢測(cè)及處理方法

1、漏氣檢測(cè)方法

主要檢測(cè)方法有氣泡觀察法、氣體采集法、抽真空法、鹵化物檢測(cè)法、超聲波聲速測(cè)定法、聲波法、氣敏半導(dǎo)體法、電化學(xué)法、熱敏檢測(cè)法、標(biāo)記示蹤法、濕敏傳感器法、紫外線電離法、激光成像法、紅外成像法、氦質(zhì)譜檢漏法等

氣泡觀察法：在漏氣的疑似部位外表涂抹水，根據(jù)有無(wú)氣泡來(lái)判斷是否存在SF6氣體泄漏。此法較為簡(jiǎn)便，精度差，得猜測(cè)漏氣部位后才能驗(yàn)證。氣體采集法：首先確定漏氣的疑似部位，在疑似部位采集氣體，靜置后采用檢測(cè)儀采集到的氣體濃度來(lái)判斷是否漏氣。優(yōu)點(diǎn)是可以定量檢測(cè)，缺點(diǎn)是環(huán)境影響大。真空法：對(duì)未充氣的SF6充氣柜抽真空再靜置規(guī)定時(shí)間后測(cè)定其真空度，若真空度下降則漏氣，此法局限于于出廠檢測(cè)，且不能通電。鹵化物檢測(cè)法：采用鉑的“鹵素效應(yīng)”鑒別漏氣與否，可以定量但是精度差。超聲波聲速測(cè)定法：控制變量發(fā)射超聲波測(cè)定聲速可以轉(zhuǎn)化為氣體的濃度從而判斷是否漏氣，此法受外部環(huán)境如震動(dòng)和噪音影響較大。聲波法：在疑似泄漏部位采集氣體的樣本后測(cè)定聲音在其中的的傳播速度來(lái)甄別是否漏氣，該法較為簡(jiǎn)單但不夠靈敏且與泄漏的SF6氣體濃度有關(guān)。氣敏半導(dǎo)體法：通過比較氣敏半導(dǎo)體吸附空氣和采集的氣體阻值是否變化來(lái)判斷是否產(chǎn)生泄漏，此法技術(shù)成熟，使用時(shí)間長(zhǎng)。電化學(xué)法：通過傳感器檢測(cè)采集氣體的電流來(lái)?yè)Q算成其濃度判斷是否漏氣，此法檢測(cè)的精度較高。熱敏檢測(cè)法：通過檢測(cè)在疑似泄漏部位采集的樣本氣體通過熱阻的阻值換算為SF6氣體濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此法檢測(cè)結(jié)果不直觀，需要復(fù)雜換算分析。標(biāo)記示蹤法：添加標(biāo)記物對(duì)SF6進(jìn)行標(biāo)記后測(cè)定SF6濃度，此法精度高，但成本較高，且須采用其他物質(zhì)輔助。濕敏傳感器法：原理是泄漏位置的溫度和濕度會(huì)產(chǎn)生變化，且漏氣的速率與其變化程度呈現(xiàn)正相關(guān)性，但此法僅僅處于理論層面，缺乏實(shí)際應(yīng)用。紫外線電離法：通過比對(duì)采集氣體在檢測(cè)器中的輸出波形的滯后與否來(lái)分辨是否發(fā)生氣體泄漏，滯后量越多氣體泄漏量也越多，此法直觀性強(qiáng)但精度不高。激光成像法：首先確定疑似泄漏部位，對(duì)其發(fā)射激光，若泄漏，其反向散射激光能量被泄漏的SF6氣體吸收導(dǎo)致成像差異，以此判斷是否泄漏，此法精度高但也需猜測(cè)泄漏部位，且成本較高，實(shí)際運(yùn)用較為不便。紅外成像法：原理是SF6氣體相較于空氣，其紅外吸收性更強(qiáng)，采用成像技術(shù)成像后可以顯示黑霧狀，此法精度高，定位準(zhǔn)，對(duì)于微量的泄漏也能捕捉到。氦質(zhì)譜檢漏法：通過對(duì)箱內(nèi)通入氦氣，連接真空箱和檢漏儀，若泄漏則可測(cè)出。此法精度最高，可靠性高，受環(huán)境因素影響較小但也局限于于出廠檢測(cè)且成本高還需使用氦氣等。

2、漏氣處理方法

首先判斷是否產(chǎn)生漏氣，如果產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象，首先判斷漏氣原因根據(jù)原因來(lái)具體分析漏氣處理辦法。例如在運(yùn)行中，原因是密封器材出現(xiàn)問題導(dǎo)致漏氣，則首先停電，將密封材料更換調(diào)并重新密封，再進(jìn)行開關(guān)柜柜體抽真空，按照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間靜置保壓，保壓后檢測(cè)氣室有無(wú)泄漏，無(wú)泄漏后注入 SF6氣體靜置后完成微水試驗(yàn)[5]。

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)各地區(qū)的用電負(fù)量均在不斷增長(zhǎng)，這使得供電可靠性的要求越來(lái)越高。SF6充氣柜作為配電系統(tǒng)中的主導(dǎo)產(chǎn)品其漏氣問題不可忽視，結(jié)合具體的故障實(shí)例進(jìn)行分析，總結(jié)出合理的處理方式和防范措施是解決問題的關(guān)鍵所在。

參考文獻(xiàn)：

[1]李長(zhǎng)庚，劉強(qiáng)興.SF_6充氣式開關(guān)柜特點(diǎn)分析[J].電工技術(shù)，2017（11）：89+91.

[2]周慧東，晁志剛.淺談SF_6充氣柜的柜體設(shè)計(jì)[J].電氣制造，2009（12）：38-39.

[3]王軍委，李如壁.中壓SF_6充氣柜密封性能研究[J].通信電源技術(shù)，2020，37（10）：49-50.

[4]獨(dú)田娃，徐忠秋，季茂芳，周程，陳龍.SF_6全絕緣充氣環(huán)網(wǎng)柜的技術(shù)問題淺析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2013，42（10）：63-65.

[5]張嘉龍.SF_6充氣柜漏氣故障分析與處理[J].冶金動(dòng)力，2020（07）：14-15.