高压电器设备SF6气体气密性检测方法探究

李纪强 田素君

摘要：SF6气体绝缘强度高，高压电器设备多是以这种气体作为绝缘介质的，为保证设备的可靠运行，设备不能有明显的漏气。SF6气体泄漏量越小，同時产品外部水蒸气往内部渗透量也越小，产品所充SF6气体的含水量的增长就越慢。为了保证GIS长期的绝缘与灭弧性能，就要求GIS气密性能良好，这就需要在出厂试验时进行检漏试验。本文针对如何有效检测高压电器设备气密性检测的方法和要点进行探究。

关键词：高压电器;气密性;检测

一、概述

随着社会经济和民生水平的不断发展提高，电网的容量与负荷不断增加，对电网的可靠性也提出了越来越高的要求。GIS设备作为输变电设备的重要组成部分，在电力系统中起着控制和保护的作用，对保证电网可靠运行意义重大。因GIS设备密封性能不良导致的SF6泄露，降低了设备的气室内SF6气体压力，造成了设备绝缘水平不断下降甚至出现绝缘击穿事故，同时产品外部水蒸气往内部渗透造成气室水分变大，泄露的SF6气体也是造成全球温室效应的重要因素之一。GIS设备的气密性能下降是GIS另一项不可忽视的质量问题，GIS设备在生产制造和现场安装过程中可能会留下各种微小缺陷，如：密封面划伤、异物附着、零部件不良等异常。GIS用户对设备的气密性能也尤为关注，在现场验收阶段和运行阶段对GIS进行气密检测。本文针对如何有效检测高压电器设备气密性检测的方法和要点进行探究。

二、高压电器气密性检测方法

根据气密性检测模式分类，可分为正压模式和负压模式两种。正压模式介质气体A充入到被检测容器里，处于正压，用仪器检测容器外围是否有气体A。负压模式介质气体A喷到被检测容器外面，用仪器检测容器里面是否有气体A。

根据检漏方式分类，可分为定性检漏和定量检漏两种。定性检漏仅作为判断试品漏气与否的一种手段，是定量检漏前的预检。 包括探枪检测、真空保持等方法。定量检漏检测出是否漏气，同时可以计算出漏气率。包括扣罩法、包扎法及气压降法等。

真空保持是通过气室真空度进行检测和判定，试品抽真空到真空度为113×10-6MPa，再维持真空泵运转30min后停泵，30min后读取真空度A，5h后再读取真空B;如B-A值小于133×10-6MPa，则认为密封性能良好。测量真空度可使用麦氏真空表或电子式真空表，如果使用麦氏真空表一定注意防止水银倒吸入测量气室！

探枪检测是通过检测设备之间测量产品是否有漏气情况，试品充额定压力SF6气体后，且静置时间不少于12h才可进行定性检漏。检漏仪工作正常，在无风吹拂的情况下，手拿探枪距试品5mm左右，对电气设备的各个密封环节、焊缝、铸件、接头接合面、法兰密封、转动密封、滑动密封、表计接口等位置进行缓慢移动，探枪应尽量避免接触试品，吸入灰尘及杂物，与产品易磕碰，导致检漏仪性能不稳定，过程中监听检漏仪的报警声音的变化，同时监视检漏仪的浓度读数。

定量检漏是通过检测泄露气体的量，并可计算出漏气率。试品充额定压力（特殊要求时按要求进行）SF6气体后，定性检漏合格后，在环境底数基本没有影响情况下，对试品进行整体扣罩，经一定时间后对检漏罩内SF6浓度进行测量，可计算出年漏气率。高压电器设备一般要求扣罩24小时，后检测罩内SF6气体浓度，根据气室容积及检漏罩的容积计算具体漏气率。

三、年漏气率计算方法

1.漏气率的计算

漏气率：（Pa.cm3/s）

g=

P（大气压强）--105Pa

V（检漏罩减去试品的容积）—cm3

K（检漏罩内SF6气体的浓度增加值即K2-K1）—体积比值

t（扣罩收集SF6气体含量的时间）—s

2.年漏气重量的计算

年漏气量：

G=（kg/年）

=SF6气体密度 6.15kg/m3（latm20℃）

T=1年的小时数 365日×24h=8760h

V=检漏罩减去试品的容积m3

K=SF6气体浓度变化 V/V

t=扣罩或包扎时间 t（h）

3.年漏气率的计算

① 已知气室气体重量年漏气率：

r= ×100%（%年）

G=年漏气重量kg

M=该气室充入SF6气体重量kg

② 已知气室体积

Fy=

g——漏气率

t——一年时间的秒数，31.5×106s

Vs——试品充气容积

Pr——试品充气压力

Po——环境大气压

四、高压电器设备密封性检测要点

1. 气密性检测应在产品制造过程中的不同阶段可分别进行，从零部件制造、组部件检测到设备总装，越到后端工序发现漏气情况其返修成本越高。

2. SF6气体约是空气重量的5倍〔SF6气体的分子量为146.06（g/mol），空气的分子量为28.966（g/mol）〕，由于SF6气体是无色、无味、无害的气体，重量又是空气的5倍，所以在检漏罩中操作时要充分注意不要造成缺氧。

3. 产品检漏重点部位包括对接面、焊缝、铸件、波纹管、滑动密封、气连等位置。

4. 对单个密封面或小单元，采用包扎检漏，判断最准确。

5. 配制好标准浓度气体的校准瓶。检测开始前及检测完毕，用校准瓶验证一下检漏仪，检漏仪显示正常，确认本次检测有效。

6.针对设备体积较大时，要对罩内进行多点检测，防止罩内气体混合不充分造成漏检。

7.为了杜绝采购品漏气问题，降低产品发生漏气事故风险，筒体的螺纹孔作为紧固检漏用盖板使用时，应使用空心螺栓，使螺栓孔把上螺栓后仍可与外部保持气体连通，确保当螺纹孔内出现微量泄漏时，可准确检测。

8. GIS气密性能在装配工艺执行良好的情况下，GIS密封部位的气密性能主要受密封圈的压应力、密封带宽度和密封圈压缩永久形变3个因素影响，高压电器设备开发时应充分验证气密的可靠性。

参考文献

[1]徐国政，张节容.高压断路器原理和应用.清华大学出版社，2000年：1-7.

[2] GB 11023.高压开关设备六氟化硫气体密封试验方法.