浅谈封闭式组合电器及SF6充气设备漏气问题处理

       摘 要：全封闭式组合电器（GIS）及SF6充气设备漏气的主要原因，现场处理设备泄漏SF6气体的方法。

　　关键词：GIS全封闭式组合电器 SF6充气设备 泄漏 SF6气体

　　一、简介

　　我公司330kV古浪变电站采用西安高压开关厂GIS封闭式组合电器， 330kV凉州变、330kV双湾变、330kV东大滩变、330kV金昌变均使用河南平高集团LW10B-363系列开关、750kV河西变330kV采用型号为 HPL420B2厂家为北京ABB高压开关设备有限公司SF6开关，750kV则使用西安高压开关厂750kV罐式断路器。在近年的运行过程中，GIS封闭式组合电器、SF6充气设备优良的性能，得到了充分证明。然而，随着运行年限的增长，设备逐渐出现泄漏SF6气体的问题。如330kV古浪变1120备用间隔有SF6气体气体微露现象，大约2个月就需要补沖SF6气体一次。

　　SF6气体是一种无毒、无色、无味，化学性能极稳定的物质，具有良好的电气绝缘及优异的灭弧性能，其耐电强度为同等压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的3倍，在0.25MPa下与油的击穿电压相等，在中等压力、同等条件下电晕放电的起始电压是空气的2倍，是世界上目前最优良的绝缘介质和灭弧介质，现广泛应用在SF6断路器、SF6组合电器设备（GIS）、SF6电流电压互感器及小容量的变压器等。

　　采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质的全封闭组合电器（GIS），各电器元件都是标準的独立结构，由断路器、隔离开关、接地开关、检修接地开关、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、出线套管、电缆头等组成。具有不易着火、占地少、性能可靠、检修周期长、使用寿命长等优点，作为室内变电站主要开关设备被国内外广泛采用。GIS对材料、加工工艺、装配等要求较高，尤其是对气体密封性的要求更严，年漏气率一般要求小于1%。每一隔室的SF6气体压力都有一定的要求，若压力过低，开关设备的电气绝缘及性能将受到直接影响。因此，GIS每一隔室都装有气体密度继电器，当设备的气体压力下降到一定值时，将发出报警，甚至闭锁开关分合闸功能。为了检修方便，装有GIS的变电站常配有气体回收处理装置、SF6检漏仪、微水量检测仪及吸附氟化物和水分的吸附剂、烘干设备等。

　　二、SF6漏气的危害

　　（1）SF6气体泄漏造成GIS气室内的气体压力下降，将报警SF6气体压力低，甚至闭锁开关动作，在发生紧急事故情况下，可能造成故障停电范围扩大。

　　（2）GIS漏气造成气室内SF6微水含量增大，危害绝缘，影响灭弧，产生有毒物质，影响环境，有害健康。

　　为保证设备正常运行，不得不定期补充SF6气体。除所充SF6气体自身所含微量水，充气时亦可能将水分带入设备内，外界环境中水分经泄漏点进入气室，造成GIS内SF6水含量增高。很容易在绝缘材料表面结露，造成绝缘下降，严重时发生闪络击穿。

　　含水量较高的气体会在电弧作用下被分解，与水分产生多种水解反应，产生WO3、CuF2、WOF4等粉末状绝缘物，其中CuF2有强烈的吸湿性，附在绝缘表面，使沿面闪络电压下降。HF、H2SO3等具有强烈腐蚀性，对固体有机材料和金属有腐蚀作用，缩短设备寿命。这些化合物影响SF6气体的纯度，减少SF6气体介质复原数量，还有一些物质阻碍分解物还原，灭弧能力大受影响。在电弧作用下分解成的化合物WO2、SOF4、SO2F2、SOF2、SO2等，均为有毒有害物质，而SOF2、SO2的含量会随水分增加而增加，直接威胁人身健康，因此对SF6气体的含水量必须严格监督和控制，在检修中应严格检查密封圈质量、严格按工艺要求涂密封胶、放置密封圈、严格按力矩要求紧固螺栓。

　　（3）SF6气体泄漏造成维护费用上升。

　　三、SF6气体泄漏的原因

　　1.漏点分布
　　GIS漏气点分散，有气室与仪表管接头、焊缝处、本体砂眼等，漏气最多的是舱位防爆部位，可紧固固定螺栓，但最彻底的处理方法只能是更换石墨密封圈，更换后若仍然漏气，再更换。由于石墨密封圈质量低劣，加之在抽真空时受负压和充气时正压的损坏，在短时间内能承受额定压力，时间稍长就会破裂、漏气。

　　2.密封结构
　　在额定压力下，密封圈本身是不承受压力的，密封完全靠石墨密封，只有当石墨密封垫破裂后，密封圈才承受压力，石墨密封垫破裂应为漏气的主要原因。

　　3.结构问题
　　断路器转换箱上局封倒角过大，压缩余量不够，损坏密封垫而漏气，有时开关动作后垫圈破损或被弹出。

　　4.质量问题
　　阀门、管道漏气，本体有砂眼，属于质量问题，应使用材料质量较好的部件。

　　四、查找SF6气体泄漏点的方法

　　1.巡视检查

　　日常设备巡回中，记录每一气室的气体压力，与同一环境温度下以前值相比较，若压力值下降，可以判定有泄漏现象。详细填写气室补充气体记录，定期查阅，如半年或三个月需补充一次应引起注意（SF6气体设备年漏气量<1%）。

　　微水量测定分析中，若发现微水值超标也可判断此气室有泄漏现象。巡视检查中发现有刺激臭味，或自感身体不适等有可能发生大量气体泄漏现象。

　　设备检修后回装抽真空时，若发现真空度长时间达不到标準，应判断有泄漏现象并应及时处理。

　　2.检漏方法

　　（1）肥皂泡或密封胶检漏法。此法适用检漏运行中的设备与泄漏点不大的地方。肥皂泡法对于较小泄漏点使用较优。将肥皂水用刷子刷在可能泄漏的密封环节，出现向外鼓泡的地方就是漏点。

       （2）充SF6检漏法。此法适用于新装或检修后重装的设备，或运行中用肥皂液检不出的微小漏点。使用灵敏度为每秒8～10mL的测速SF6检漏仪，可定量地确定漏点的漏气速度，然后计算年漏气量。

　　（3）真空监视法。此法用于新装或检修后重新装配的设备。先将回装装置及连接管抽真空，观察20min确认无泄漏后才能使用。打开设备侧阀门，对设备抽真空，保持真空度4h。如果真空度下降值不超过规定值，则认为设备无泄漏。

　　（4）综合检测法。根据现场情况综合而灵活地使用各种检漏方法，比如逆风检测，用风扇向某一定方向吹风，再用便携式检测仪检测SF6泄漏点。

　　3.重点检漏位置

　　密封面，检查紧固螺栓是否松动，紧固螺栓或更换密封件。焊缝，检查焊缝是否泄漏，进行补焊刷漆。压力表，检查压力表接头是否有泄漏，更换压力表或密封件。瓷套管，检查瓷套管是否破损，更换新瓷套管。

　　五、SF6气体漏气的处理方法

　　1.漏气报警时的处理

　　SF6气体压力低报警时应及时充气，必要时可采取在线充气。若SF6气压突然降至零，应立即将该断路器改为非自动，断开其控制电源，并与调度和有关部门联系，及时采取措施，断开上一级断路器（或旁路）以将该故障断路器停用、检修。

　　2.漏点处理

　　（1）GIS设备壳体上的砂眼漏点。用样沖在砂眼周围逐步向砂眼处沖，直到漏气点消除。必要时应更换相应外壳。

　　（2）焊缝处的漏点。可针对不同材质的管道采用不同的焊条进行补焊，焊接牢固且无虚焊。

　　（3）壳体与表计间连接回路上的漏点。可把有漏气点铜管拆卸后用气焊重新焊接，经检查无泄漏后重新安装。

　　（4）阀门中波纹管开裂处漏点。选用质量较高的阀门进行更换。

　　（5）石墨密封圈漏气的处理。对于防爆膜部位的石墨及密封圈首先应进行更换。

　　综上所述，在正常检修和维护中，应对SF6充气设备加强设备巡视，加强设备检测，发现问题及时按照正确方法处理，处理时应按要求穿戴防护服，戴防毒面具，SF6气体不得随意排放，应经气体回收装置回收，检修结束后应洗澡，把用过的工器具进行清洗。