气体绝缘金属封闭开关设备的气体泄漏检验研究

李元侠

摘 要：随着气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）和罐式断路器（GCB）在变电站中的大量运用，气体泄露的检验方法和泄露量的判定合理性和准确性对产品安全运行的影响日趋严重。本文提出了GIS和GCB各密封部的一种气体检漏方法和泄漏量计算方法，首先对适用条件提出进行界定，然后描述气密试验方法和泄漏计算方法，并通过实例计算明确不同密封面允许的泄漏值非定值，指明验收时应本着经济性和设备可靠性合理选取各密封面的许用泄漏值。

关键词：GIS;GCB;气体泄露;密封面;许用泄漏值

Abstract： Along with the gas insulated metal closed switch （GIS） and the tank type circuit breaker （GCB） in the substation the massive investment， the influence of the inspection method of gas leakage and the judgment rationality and accuracy of the leakage quantity on the safe operation of the product is becoming more and more serious. This paper presented a method of gas leak detection and leakage calculation for each seal part of GIS and GCB. Firstly， the applicable conditions were defined， then the method of air tightness test and leakage calculation were described， and the allowable leakage values of different sealing surfaces were defined by calculating examples. It was indicated that the allowable leakage values of different sealing surfaces should be selected reasonably in accordance with economy and reliability of equipment during acceptance.

Keywords： GIS;GCB;gas leakage;sealing face;allowable leakage value

电站中的气体绝缘金属封闭开关设备[1]（GIS）和罐式断路器（GCB）是主要的一次设备。由于GIS和GCB具有可靠性高、占地面积小、免维护周期长等众多优点，因此，其在电站建设中的使用量越来越大。

GIS开关设备采用的绝缘介质和灭弧介质是SF6气体。该气体压力（表压力）通常在0.4～0.6MPa，被封闭在金属容器之内。由于GIS采用的是封闭压力系统[2]，因此，壳体内的高压气体会通过密封面向壳体外发生渗漏。为了确保GIS设备可靠运行，必须控制气室的气体渗漏量在标准要求值以下。由此，本文主要检验气体绝缘金属封闭开关设备的气体泄漏。

1 研究思路

对GIS及GCB装配后的气体密封面采用部分积分法气密性试验检验渗漏量。该气密性试验方法在以下气密性试验时运用。

1.1 与整体积分法并用

为防止因忽视微量漏气而导致的事故，在整体积分法气密性试验的同时，进行部分积分法气密性试验。

1.2 气体泄漏的定量掌握

存在以下状态时，实行部分积分法气密性试验：①以整体积分法气密性试验无法满足外形尺寸时;②以整体积分法发现气体泄漏，但泄漏位置不明时;③以定性法[3]发现气体泄漏，需要用定量法[3]测定泄漏量时;④现场装配时，进行气密面装配组装后的位置;⑤对气密部位进行拆装作业后的部分泄漏确认。

2 气密试验方法

2.1 准备

①充入所定气压的SF6气体后，将进行气密性试验的实施部位用塑料膜包起来，与外气隔离，此时的塑料膜尽可能使用新的，密封面包扎示意图如图1所示。

②装配后充入SF6气体，然后再停放1h以上。

在准备过程中，需要注意以下几个问题。第一，如果防锈剂、清洗剂未干，检泄仪的表针会摆动，将误判为气体泄漏。第二，SF6气体充入前，不可将塑料膜置于测定位置。如在真空状态下充入气体，O型圈的微移有时会造成气体泄漏，从而导致无法正确掌握泄漏量（移动时此静止状态易泄漏）。第三，塑料膜的端头部位（开口部）务必要完全隔离外气。若不洁气体侵入内部或泄漏了的SF6气体向外部扩散，将会导致无法正确掌握泄漏量。

2.2 测定

2.2.1 放置前内部气体浓度测定。将放置前的内部气体浓度调整为规定气体浓度以下。

規定气体浓度：三菱产检泄仪器为以下。超出规定气体浓度时，使用压缩空气或吸尘器置换塑料袋内部的气体，使其浓度降到规定气体浓度以下。

2.2.2 测定。放置规定的时间后，测量内部气体浓度。将测量日期、放置时间、积分容积填入检查表中，与允许气体浓度值进行比较判断。

需要注意的是，外部环境不定时，在将检漏仪的探头插入塑料袋测量用小孔时，要注意污染气体会侵入袋中。

2.2.3 放置时间。原则上放置时间为6h以上。

2.3 检验部位

组装结束充入气体后，以下密封部位需进行部分积分法气密试验：整个O型圈密封部位和整个密封垫圈的密封部位。

2.4 判定基准

①按标准规定的气体重量的0.2%制定管理值。

②氣体泄漏量允许值的计算方程式为：

式（1）中，[Q0]为气体泄漏检测位置的气体泄漏量允许值（kg）;[W]为该气体区间的总气体重量（kg），气体区间即隔室，表示以盆式绝缘子为隔板，被分离的气体室;为气体泄漏检测部位的O型圈的长度（mm），O型圈长度为O型圈的公称直径;[L]为该气体区间的O型圈的全长（mm）。

③气体泄漏量计算式为：

2.5 判定

3 气体泄露允许值的计算实例

以图3中的断路器气室为例计算各密封面的气体泄漏允许值。

图3中的S622、S410和P120是指该产品密封部位所使用的O型圈型号，字母后的数值为O型圈公称直径（mm）。

计算该气室O型圈总长L（所有O型圈公称直径之和）：

断路器气室的气体重量W（被检验气隔室充入SF6气体重量，不同的气隔室SF6气体重量不同）为27kg。

S410部密封面的气体量W0为：

计算气体泄漏量所需的容积（积分容积）取30L，不同厂家或不同产品积分容积取值有所不同。因此，塑料袋的容积与上述容积有很大差异时，需用下式修订气体泄漏允许值：

4 结论

本文阐述了GIS和GCB产品的密封面气体泄漏检验方法，提出了各密封面许用气体泄露浓度增量的计算方式。本文为GIS和GCB设备的气体泄露检验和判定提供了思路，若付诸实践，有利于解决当前GIS和GCB产品验收时面临的气体泄露检验方法和结果数据的矛盾。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备：GB 7674—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求：GB/T 11022—2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[3]国家市场监督管理总局.高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法：GB∕T 11023—2018[S].北京：中国标准出版社，2018.

[4]刘振亚，国家电网公司.国家电网公司110-500kV变电站通用设备典型规范[M].北京：中国电力出版社，2007.