浅析水电站GIS设备SF6气体泄漏原因及检漏方法

2018-03-28

四川水利 2018年5期

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪，628400)

由于气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)组合电器占地面积小、可靠性高、安装周期短及基本不受外界环境影响，其运行安全可靠，且维护工作量少，因此近年来被广泛应用于电站、变电所等项目。GIS组合电器是由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件等单元，封闭在接地的金属体内组成的成套组合电器，其内部充有一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。由于GIS连接部位多，对设备的密封性及产品质量要求较高，在安装和运行过程中，如不符合要求，就有可能出现漏气的情况，设备内SF6气体压力是GIS绝缘、载流、开断与关合能力的标志，一旦出现漏气将严重影响设备的正常、安全运行。

随着国内GIS设备广泛应用，GIS设备的SF6气体泄漏成为最常见的缺陷，据统计约占GIS设备缺陷的30%～40%。SF6气体泄漏将造成以下危害：①SF6气体泄漏会造成气体密度降低、微水含量增加，其绝缘性能和灭弧性能会大大降低，造成GIS设备绝缘性能降低，影响设备安全稳定运行；②SF6气体属于惰性、温室效应气体，泄漏会造成大气环境污染；③微水与SF6气体分解物发生反应分解生成有毒的氟化物，不但会腐蚀绝缘材料，有毒物质泄漏还会严重损坏人体健康；④SF6气体价格贵，泄漏会增加生产运维成本。因此，需严格控制GIS设备SF6气体的泄漏，确保设备的安全稳定运行及保护运行环境。

1 SF6气体泄漏缺陷案例

GIS设备SF6气体泄漏一般发生在：焊接件焊缝、铸件表面有针孔或砂眼、密封圈老化、螺栓松动、气体管路连接处、密度继电器结合面等，现结合几起GIS设备SF6气体泄漏案例，对其进行简要分析。

1.1 SF6空气套管法兰面泄漏

某水电站在日常巡回时发现500kV线路气室密度继电器表压接近报警值0.42MPa，专业班组通过包扎检漏法对重点怀疑的几个部位进行检查，均未发现有泄漏情况，最后通过红外气体检漏测温成像仪检测到在SF6空气套管支架上法兰面存在间歇性的泄漏。

此泄漏缺陷是由于使用环境、安装工艺、结构设计不合理多种原由引起的缺陷，由于套管支架方形法兰过大存在积水，在结构设计时未考虑户外法兰结合面防水，该结合面长时间受雨水侵蚀，造成密封圈腐蚀形成泄漏通道，在套管轻微摆动时引起SF6间歇性的泄漏。此缺陷在可控的状态下，可结合线路检修处理，未处理前定期补充SF6气体，加强巡回检查记录，处理时按照规程规范对法兰面密封圈、气室真空、SF6气体净化进行处理，同时对户外法兰面采取了防雨水措施。

1.2 盆式绝缘子破裂漏气

某水电站上位机监控报500kV刀闸气室低压报警0.42MPa动作，检查人员根据现象分析GIS设备刀闸存在漏气的情况。

当班运行人员立即向调度申请，将发生漏气的刀闸气室停电隔离，对气室相关部件进行包扎检漏未发现漏气，用肥皂水进一步检查盆式绝缘子法兰处，发现盆式绝缘子边沿存在漏气，经解体检查发现隔离刀闸气室的盆式绝缘子本体出现破裂，致使盆式绝缘子边沿密封失效，造成气室SF6气体从裂纹处快速向外泄漏，使气室压力快速下降。

此泄漏缺陷是由于在安装时盆式绝缘子法兰面扭力不均埋下的隐患，在长时间运行过程中，受振动等因素影响最终破裂。

1.3 密度继电器校表阀法兰面泄漏

某水电站在进行500kV GIS设备密度继电器校表阀改造过程中，将密度继电器校表阀更换完成后，按照相关工艺流程对相关密封面进行气密性试验，验证安装质量，检查是否存在泄漏情况，检查G10-11密度继电器校表阀法兰面时，SF6气体检漏仪报警，对此校表阀进行拆卸，发现法兰面密封圈存在划伤，即漏气位置。

此类缺陷是由于在安装时没仔细检查密封件造成的，故在安装过程中严格控制质量，遵守工艺流程，杜绝缺陷发生。

2 SF6气体泄漏常用的检测方法

2.1 真空法

此方法是用于GIS设备安装和检修过程中，在尚未充气的SF6设备，检测相关气室气密性。先对气室抽真空至133Pa以下，并维持真空泵运转至少在30min以上，停泵并与泵隔离，30min后读取真空度值A；再静观5h以上，读取真空度值B，要求B-A≤67Pa(极限允许值133Pa)，则可判定为设备密封性良好；真空度下降越少，则密封设备的气密性越好，理想条件下真空度下降应未零；如果发生泄漏，则需要通过仪器检测出真空度下降的程度和速度，由此推断出泄漏速度和可能的年泄漏量。

此方法具有一定的局限性，只适用于新安装和检修的设备，对于运行设备依然需要其他手段来进行。