劉 釗，胡 嘉，劉洋洋，李曉溪，王 佼

(1. 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2. 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

2016-11-05

劉 釗(1987-)，男，工程師，主要從事變電站一次設(shè)備的狀態(tài)診斷工作。

110 kV GIS避雷器氣室SF6氣體泄漏問(wèn)題分析

劉 釗1，胡 嘉2，劉洋洋1，李曉溪1，王 佼1

(1. 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司保定供電分公司，河北 保定 071000；2. 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

介紹一起110 kV GIS避雷器氣室SF6氣體泄漏缺陷，利用各種帶電檢漏手段精確定位漏點(diǎn)位置，并分析漏點(diǎn)產(chǎn)生的原因，提出檢修策略以及防范措施，為GIS設(shè)備檢漏工作積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

GIS；避雷器；SF6氣體泄漏

六氟化硫(SF6)氣體作為一種優(yōu)良的滅弧介質(zhì)，以其優(yōu)越的電負(fù)性和熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。隨著SF6電氣設(shè)備投運(yùn)量指數(shù)式增長(zhǎng)，為保證電網(wǎng)安全可靠的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)維管理單位對(duì)GIS設(shè)備氣體密封性的要求日益增高。數(shù)據(jù)表明，SF6氣體泄漏是氣體絕緣封閉組合電器最常見(jiàn)的缺陷之一[1]。SF6氣體泄漏會(huì)降低設(shè)備的絕緣性能、污染大氣環(huán)境而且其電弧作用下的分解產(chǎn)物還會(huì)危害運(yùn)維檢修人員的生命健康。

SF6氣體檢漏手段分為定性檢漏和定量檢漏兩大類。其中定性檢漏包括抽真空法、氣泡法、檢漏儀法，成像法等；定量檢漏分為扣罩法、掛瓶法、局部包扎法以及壓力降法等[2]。日常運(yùn)維工作中，工作人員需要結(jié)合多種方法對(duì)漏氣缺陷進(jìn)行全面分析，確定漏點(diǎn)位置以及嚴(yán)重程度等[3]。

1 故障情況

2016年3月24日，運(yùn)維人員巡視室外某220 kV GIS變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)出線183避雷器氣室壓力偏低，壓力值為0.36 MPa。該氣室額定壓力為0.40 MPa、報(bào)警壓力為0.35 MPa。補(bǔ)氣記錄顯示該氣室最近一次補(bǔ)氣發(fā)生在2015年4月12日，當(dāng)時(shí)工作人員將該氣室補(bǔ)氣至0.40 MPa。通過(guò)壓力降落法[2]計(jì)算該避雷器氣室年漏氣率

通過(guò)計(jì)算可以得出，該氣室年泄漏率約為8.73%，遠(yuǎn)高于《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》[4]中規(guī)定的0.5%的年泄漏率。初步判斷該氣室存在漏點(diǎn)。故障GIS設(shè)備的型號(hào)為ZF7-126，2007年6月出廠。

2 氣室泄漏點(diǎn)查找

2016年3月25日，檢修試驗(yàn)人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該避雷器氣室進(jìn)行了不停電檢漏查缺。當(dāng)日環(huán)境溫度為11 ℃，濕度為37%，風(fēng)速0.6 m/s。

2.1 紅外熱像檢漏儀檢測(cè)

首先利用紅外熱像檢測(cè)儀對(duì)183避雷器氣室進(jìn)行了全方位多角度的拍攝檢測(cè)。其中發(fā)現(xiàn)183避雷器本體下沿與底座接縫處有一處漏點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 被試設(shè)備可見(jiàn)光照片

圖1中圓圈所示即為漏點(diǎn)位置。SF6氣體對(duì)10.6 μm波長(zhǎng)的紅外輻射具有極強(qiáng)吸收性。SF6氣體泄漏紅外成像儀就是利用此特性實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備SF6氣體的檢漏。當(dāng)環(huán)境中存在SF6氣體時(shí)，10.6 μm波長(zhǎng)的紅外輻射會(huì)全部或部分被SF6氣體吸收，則該區(qū)域的紅外光譜圖與周圍區(qū)域?qū)Ρ葧?huì)產(chǎn)生明顯差異，這種差異在紅外成像儀上表現(xiàn)為煙霧狀陰影。SF6氣體濃度越大，對(duì)比越明顯，煙霧狀陰影面積、濃度也就越大[1]。工作人員可依據(jù)熱像儀上出現(xiàn)煙霧與否來(lái)判斷SF6設(shè)備是否存在泄漏。

通過(guò)紅外熱像儀可以觀察到185避雷器本體下沿接縫處有清晰的黑色煙霧狀氣體噴出，如圖2所示。由此可以初步判斷該設(shè)備存在SF6氣體泄漏點(diǎn)。

圖2 185避雷器本體下沿接縫處漏氣紅外圖像

2.2 SF6氣體檢漏儀檢測(cè)

為了進(jìn)一步確認(rèn)漏點(diǎn)位置，在熱像儀檢測(cè)基礎(chǔ)上，工作人員使用SF6氣體檢漏儀即鹵素儀，對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行精確定位。

當(dāng)鹵素儀探頭靠近圖3圓圈所標(biāo)的接縫銹蝕處時(shí)，鹵素儀“嘀嘀嘀”聲變得急促而且指示燈全部全紅，表明探頭所指的位置即為漏點(diǎn)所在。加劇的“嘀嘀嘀”聲和全紅的指示燈是由于鹵素儀傳感器中金屬鉑(高溫800～900 ℃)遇到SF6氣體后加速了其本身正離子的發(fā)射，傳感器將加劇的正離子流轉(zhuǎn)換成了光、聲指示信號(hào)。

圖3 185避雷器本體下沿接縫處漏氣(鹵素儀)

隨后工作人員用鹵素儀檢測(cè)該避雷器本體下沿接縫圓周上其他位置時(shí)，未見(jiàn)異常。

2.3 SF6氣體檢漏液檢測(cè)

為了驗(yàn)證185避雷器本體下沿接縫處漏氣情況，工作人員在漏點(diǎn)位置涂抹了專用的檢漏液。

如圖4所示，185避雷器本體下沿接縫銹蝕處涂抹檢漏液后，肉眼可觀察到大量細(xì)碎的小米粒狀氣泡，而且氣泡產(chǎn)生速度較快。 出現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于GIS設(shè)備內(nèi)外存在的壓力差使SF6氣體從漏點(diǎn)噴出，進(jìn)而使涂抹在漏點(diǎn)的專用檢漏液起泡。此現(xiàn)象也進(jìn)一步印證了圖中銹蝕處存在漏點(diǎn)。

圖4 185避雷器本體下沿接縫處漏氣(氣泡法)

工作人員隨后對(duì)該站185避雷器同型號(hào)同批次的15個(gè)避雷器氣室進(jìn)行了排查，其中181、186、189、190間隔相似的位置，即避雷器氣室本體下沿接縫處銹蝕的地方同樣存在漏氣現(xiàn)象，但是根據(jù)紅外熱像儀觀察到煙霧量大小以及涂抹檢漏液之后氣泡產(chǎn)生的速度定性判斷，此4個(gè)氣室的漏氣量較小。

3 漏點(diǎn)產(chǎn)生的原因

檢測(cè)人員利用熱像儀、鹵素儀和檢漏液，發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)了漏點(diǎn)位置：185避雷器本體與底座接縫的銹蝕處。并且在其他4個(gè)避雷器氣室相似位置發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。由于該站為室外GIS變電站，且自投運(yùn)至今已運(yùn)行9年，避雷器本體與底座接縫處由于灰塵、氧氣與潮氣的長(zhǎng)時(shí)間接觸作用會(huì)產(chǎn)生銹蝕。隨著銹蝕的進(jìn)一步發(fā)展，累積效應(yīng)致使形成小面積貫穿性腐蝕，造成銹蝕點(diǎn)密封下降，氣室內(nèi)SF6氣體外泄。圖5為銹蝕處漏氣的特寫(xiě)，可以清晰的看到小氣泡從銹蝕的縫隙處冒出。

圖5 183避雷器本體下沿銹蝕處漏氣特寫(xiě)(氣泡法)

4 處理措施

2016年4月18日檢修人員對(duì)181、185、186、189、190避雷器氣室進(jìn)行了停電解體檢修，對(duì)銹蝕部位進(jìn)行了打磨清理并更換了密封件，重新裝組完畢，更換吸附劑后充SF6氣體至額定壓力，隨后進(jìn)行了氣室濕度以及檢漏測(cè)試，數(shù)據(jù)均合格[5]。同時(shí)加強(qiáng)了對(duì)此5個(gè)氣室的大修后巡視，并未發(fā)現(xiàn)氣室壓力下降。

工作人員同時(shí)建議對(duì)單位所轄同廠家、同型號(hào)、同批次的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，迅速組織運(yùn)維人員進(jìn)行巡視，檢查所統(tǒng)計(jì)GIS設(shè)備密度壓力表讀數(shù)是否過(guò)低，將壓力表讀數(shù)與歷史數(shù)據(jù)對(duì)比計(jì)算泄漏率并判斷是否超標(biāo)，如果氣室SF6泄露率超標(biāo)則應(yīng)立刻安排停電檢修；如果尚未超標(biāo)則上報(bào)計(jì)劃，結(jié)合停電預(yù)試進(jìn)行檢修處理。

5 結(jié)束語(yǔ)

SF6氣體檢漏工作要求相關(guān)人員平時(shí)做好GIS變電站內(nèi)每塊密度表的壓力巡視記錄，尤其是氣室補(bǔ)氣記錄，并歸類存檔便于對(duì)比、分析。如年漏氣量大于或者接近規(guī)程規(guī)定[4]，則需對(duì)漏氣氣室進(jìn)行多種手段全方位的檢漏消缺。一般采用紅外成像法普測(cè)并對(duì)漏點(diǎn)初步定位，隨后用鹵素儀進(jìn)行精確定位，此外還可采用氣泡法進(jìn)行驗(yàn)證?？偠灾喾N方法相互驗(yàn)證使檢測(cè)結(jié)果更加可靠。帶電檢漏工作要求工作人員不僅能因地制宜地熟練應(yīng)用各種檢漏方法，還應(yīng)注意環(huán)境對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，比如風(fēng)速、晝夜溫差等等。檢漏工作人員還應(yīng)該有豐富的經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)漏點(diǎn)有一定的預(yù)判，一些敏感部位如法蘭密封面、壓力表、SF6管道等部位應(yīng)著重檢測(cè)[6]。同時(shí)檢漏人員應(yīng)該有缺陷敏銳性，能做到舉一反三，提高檢測(cè)效率及準(zhǔn)確性，從而減少GIS設(shè)備漏氣造成的事故停電，提高供電可靠性。

[1] 彭 江，程 序，劉 明,等.電網(wǎng)設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2014.

[2] 孟玉嬋，朱芳菲. 電氣設(shè)備用六氟化硫的檢測(cè)與監(jiān)督[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3] 李艷萍，黃金鑫，顏湘蓮,等. SF6氣體檢測(cè)[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2015.

[4] Q/GDW 1168-2013， 輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].

[5] Q/GDW 11062-2013，六氟化硫氣體泄漏成像測(cè)試技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用導(dǎo)則[S].

[6] 劉 明，閆春雨，冀肖彤,等.電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用典型案例[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2014.

Defect Analysis on SF6Leakage of 110 kV GIS Lightening Arrestor

Liu Zhao1,Hu Jia2,Liu Yangyang1,Li Xiaoxi1,Wang Jiao1

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Power Supply Branch,Baoding 071000,China;2.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

A SF6leakage defect of an 110 kV GIS lightening arrestor is introduced in this paper.Based on the results of several kinds of on-line tests and experiments,the leakage point has been precisely located and the cause of this defect is discussed and revealed.Additionally,the preventive methods are provided,which have a practical and instructional significance to the safe operation of GIS equipments.

Gas Insulated Switchgear(GIS);lightening arrestor;SF6leakage

TM862

B

1001-9898(2017)05-0035-03

本文責(zé)任編輯：齊勝濤