气体绝缘金属封闭组合电器漏气缺陷及预防措施

崔玲玲 李威 赵胜男 刘团 杨明 吴西博

摘 要：气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）具有诸多应用优势，但是漏气问题直接影响其整体绝缘性能。针对气体绝缘金属封闭组合电器漏气问题，本文比较了有效的检漏方法，分析了常见的漏气部位及漏气原因，最后提出了相应的预防措施。

关键词：气体绝缘金属封闭组合电器;漏气;预防措施

中图分类号：TM595文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）17-0046-03

Leakage Defects and Preventive Measures of Gas-insulated

Metal-enclosed Switchgear

CUI Lingling LI Wei ZHAO Shengnan LIU Tuan YANG Ming WU Xibo

（State Grid Henan Maintenance Company，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Gas-insulated metal-enclosed switchgear （GIS） has many application advantages， but the problem of air leakage directly affects its overall insulation performance. Aiming at the leakage of gas-insulated metal-enclosed switchgear， this paper compares effective leak detection methods， analyzes common leak locations and causes， and finally proposes corresponding preventive measures.

Keywords： gas-insulated metal-enclosed switchgear;air leakage;preventive measures

气体绝缘金属封闭组合电器（简称组合电器）是一种利用高压绝缘气体将导电回路封闭在金属容器中，并将不同功能的电气设备组合在一起的装置。组合电器一般使用SF6气体作为绝缘介质，包含断路器、避雷器、电压互感器和电流互感器等多个独立结构的电气设备单元。相较于敞开式设备，组合电器具有结构紧凑、占地面积小、运行可靠性高、无静电感应和电晕干扰、噪声水平低等优点。但是，组合电器本身也有一些缺陷，最为常见的就是漏气问题，某些地區漏气率可达70%[1]。由于组合电器主要依靠高压SF6气体进行电气绝缘，气体压力降低会直接导致整体绝缘性能下降，当低至一定程度时，易造成回路对地放电。因此，组合电器必须保持良好的密封性，如何解决组合电器漏气缺陷成为行业内日益关注的问题。

国内外针对组合电器漏气问题已有许多研究。陈昱同等对某一具体组合电器漏气案例进行了分析，发现注胶工艺不合格会引起法兰上的螺栓孔进水，导致冬天绝缘盆被冻裂，造成组合电器漏气[1]。张守勋等针对朝阳站组合电器漏气问题进行了分析，认为外V形密封槽和O形密封圈的配合会导致密封不完全，装置连接处易进水并形成贯穿型槽孔，导致设备漏气[2]。王强等提出了一种经济科学的组合电器漏气点检测方法[3]。费韬等使用灰色理论建立了SF6组合电器漏气后压力降低模型，为准确预测组合电器漏气后压力变化提供了一种思路[4]。刘建月等则提出一种利用故障树查明泄漏根源的分析方法[5]。本文针对组合电器漏气问题，依据实践经验和该领域研究进展，从检测方法、漏气部位、漏气原因和预防措施四个角度，论述组合电器漏气问题及治理情况。

1 漏点检查方法

要想解决组合电器漏气问题，首先需要确定漏气点位置。但是，SF6气体本身无色无味，一般难以通过人工巡查发现漏气点，要借助设备或工具。目前，常用的检测方法有3种。

1.1 红外检测法

红外检测法使用SF6红外检漏仪对疑似漏气部位进行红外拍摄，利用SF6气体某波段中红外吸收强而空气吸收弱的特性，通过红外成像系统将不可见的SF6气体清晰地显现在屏幕上。该方法可直观看出泄漏点，但对环境、操作人员有一定要求。

1.2 肥皂水法

肥皂水法是将泡沫丰富的肥皂水涂抹在疑似漏气部位，通过观察是否有气泡膨胀或大量微小气泡逸出来寻找漏气点。该方法操作简单、方便快捷，但难以检测到渗漏缓慢、漏气量小的漏气点。

1.3 包扎法

包扎法使用塑料布对疑似漏气部位进行包扎，在一定时间后使用SF6气体检测仪检测包扎范围内是否含有SF6气体。该方法可检测出微渗、缓渗漏气点，但耗时较长、操作复杂，对包扎的严密程度要求较高。

2 漏气部位及原因

对2019—2020年河南省500 kV变电站内组合电器漏气缺陷情况进行统计，结果如表1所示。显然，漏气发生频次最高的两个部位依次是绝缘盆和气室连管，二者漏气出现次数共占总次数的67%，而罐体、表计、波纹管等部位漏气发生频次相对较低。

下面依次对绝缘盆、气室连管这两个主要漏气部位及其漏气原因进行详细分析，并对偶发的漏气部位及其漏气原因进行简单介绍。

2.1 绝缘盆

绝缘盆作为不同气室单元的分隔设备，在组合电器中大量使用，该部位主要依靠法兰内部O形密封圈嵌入密封槽进行密封，如图1所示。造成该部位漏气的主要原因一般有3种。

2.1.1 设计不合理。《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》规定：“户外GIS法兰对接面宜采用双密封，并在法兰环接缝、安装螺孔、跨接片接触面周边、法兰对接面注胶孔、盆式绝缘子浇注孔等部位涂防水胶。”而许多旧型号组合电器在设计时仅使用单层密封，一旦密封圈老化，就会引起设备漏气。

2.1.2 注胶工艺不合格。下面结合实际案例进行分析。2019年2月，河南省某变电站220 kV组合电器的一个罐式电压互感器出现严重漏气，解体检查发现，电压互感器压接法兰固定螺栓孔未注防水胶（见图2），法兰环接缝涂胶不全或未涂胶（见图3）。设备运行期间，雨水进入法兰对接面，在遇极端天气时气温骤降，水分结冰，体积膨胀，导致漏气现象产生。

2.1.3 安装工艺不过关。在安装绝缘盆过程中，若未将密封槽内毛刺磨平或密封圈未均匀涂抹硅脂，易造成密封圈与密封槽贴合不完全，在单层密封设计时，会造成漏气;若未能均匀紧固压接法兰固定螺栓，易导致绝缘盆密封圈与法兰面压接不紧密，也会造成漏气。

2.2 气室连管

气室连管漏气常见于连管与连管或连管与设备的连接处，如图4、图5所示，主要原因是密封圈老化或安装工艺不良导致密封不紧密，而在一些情况下，金属编织软管受环境侵蚀，也可能产生漏气点。

2.3 其他部位

除绝缘盆和气室间连管外，其他部位也会因各种因素发生漏气。例如，罐体本身生产工艺不良、有砂眼导致漏气;表计损坏或自封接头不回弹导致漏气;伸缩节处波纹管压缩过度导致漏气;刀闸气室传动轴处O形密封圈腐蚀老化导致漏气[6-7]。

3 预防措施

3.1 加强前期生产监造

通过强化生产过程见证，减少不合格材质和配件的选用，尽可能保证设备生产质量。

3.2 改善防水注胶工艺

对于水平方向安装的绝缘盆，应在注胶前用氮气将法兰内部积水吹出，并对上法兰螺栓和法兰环接缝进行注胶，同时拆除下法兰面注胶孔螺栓，保证积水和潮气尽快排出。

对于竖直方向安装的绝缘盆，也应在注胶前用氮气将法兰内部积水吹出，并对两侧法兰螺栓和法兰环接缝进行涂胶，但法兰环接缝下部30°范围内不涂胶，以便及时排出法兰积水与潮气。

3.3 严格控制安装质量

在进行现场安装时，应严格按照质量控制卡或作业指导书操作，重点控制以下几项：严格检查密封槽，保证密封槽表面光滑，内部无刮伤、无凸起、无开裂，绝缘子表面不允许打磨;解体后重装时应使用新密封圈，并涂抹适量密封脂;涂密封脂时，不得使其流入密封圈内侧而与SF6气体接触;密封圈安装时要确认规格选用正确，密封圈与密封槽贴合紧密;安装时，应均匀紧固压接法兰上的固定螺栓，使用力矩扳手逐一检查螺栓力矩值，保证法兰环接缝宽度均匀。

安装伸缩节时，应将其调整至适当位置，不可过度调节使波纹管压缩过紧，进而在温度变化時导致波纹管与母线绝缘盆受力而损坏。

4 结语

气体绝缘金属封闭组合电器目前广泛应用于电力行业，具有维护简单、经济方便等优点。但是，漏气是该类设备的一大问题，其中，绝缘盆和连接导管是最为常见的漏气部位。造成漏气的主要原因有设计原理落后、防水工艺不到位、安装工艺不达标，为尽可能解决组合电器漏气问题，本研究提出了强化厂内生产监造、改善防水注胶工艺、严格控制安装质量等措施。

参考文献：

[1]陈昱同，郭建宏，刘杨，等.220 kV某GIS盆式绝缘子漏气原因分析及处理措施[J].高压电器，2015（12）：196-200.

[2]张守勋，邓科，张舜，等.500 kV GIS设备漏气原因分析及改进工艺[J].湖北电力，2014（2）：58-60.

[3]王强，高永鹏.浅析SF6全封闭组合电器的漏气处理[J].价值工程，2015（11）：250-251.

[4]费韬，叶金翔，许格.灰色理论在预测SF6组合电器漏气情况中的应用[J].四川电力技术，2015（2）：51-53.

[5]刘建月，张志东，李秀广.基于故障树的GIS设备SF6气体泄漏分析[J].高压电器，2016（12）：189-193.

[6]王巍.110 kV组合电器母线伸缩节漏气故障的分析与处理[J].信息化建设，2015（11）：286-288.

[7]杨振宇，何正兴，俞澄一.晋陵变220 kV GIS的漏气检修及其相关问题[J].高压电器，2010（6）：93-97.