GIS设备中 SF6气体泄漏的原因分析及处理方法

GIS设备中 SF6气体泄漏的原因分析及处理方法

郭飞武

大唐石泉水力发电厂，陕西 石泉 725200

摘要：针对GIS设备中SF6绝缘气体在运行过程中出现泄漏以及GIS设备在气体泄漏后的运行状态的变化，分析了其产生的原因，并提出GIS设备在日常运行维护管理中应遵守的原则和出现SF6气体泄漏后的应急处理原则，对如何检测GIS设备SF6气体泄漏的方法给出了建议。

关键词：GIS设备；SF6气体；泄漏问题；检测

GIS（GAS insulated SWITCHGEAR）是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。

一、故障发生的现象及处理过程

2017年08月23日14时48分，大唐石泉水力发电厂发电部运行人员在GIS室内日常巡回过程中，发现GIS 110KV I母联络气室SF6压力表计显示压力为 0.47MPa，同上半年相比，GIS 110KV I母联络气室SF6压力1月至3月显示为0.51MPa，4月至5月显示为0.49MPa,6月至7月显示为0.475MPa，8月显示为0.47MPa,呈逐渐下降趋势。不足于自动启动110KV GIS室内SF6气体泄漏报警装置进行强制排风，运行人员立即手动启动110KV GIS室内排风机，并迅速撤离110KV GIS室内。GIS 110KV I母联络气室SF6气体压力（20℃）额定值为0.5MPa，SF6气体压力（20℃）报警值为0.4MPa。

原因分析：110KV I母联络气室有轻微泄漏现象。影响范围：影响GIS楼设备安全运行，采取措施：加强对110KV I母联络气室压力的监视，进入GIS设备区域前首先手动启动排风机强制排风15分钟后才进入巡视。

泄漏点判断：针对GIS 110KV I母联络气室采用局部包扎法，将可能漏气的部位用塑料薄膜包扎，并用胶带粘紧或布带扎紧，包扎一定时间后测量该空间内SF6气体，用SF6气体检漏仪检测，判断具体泄漏部位，最终判断出泄漏点为GIS 110KV I母C相联络气室轻微泄漏。

原因分析：GIS 110KV I母C相联络气室密封垫老化。

处理步骤：（1）GIS 110KV I母C相漏气气室处理，排出漏气气室SF6气体，打开漏气部位气室，更换盘式绝缘子1个，更换三通导体1个，更换I母联络气室吸附剂，更换打开气室部分所有的密封垫。（2）漏气气室母线的直流电阻与相领气室的直流电阻实验数据基本一致。（3）排出漏气气室相邻气室（110KV I母避雷器、I母母线）SF6气体压力至0.3MPa.（4）对漏气气室抽真空，连续抽真空4小时，真空度达到133Pa，保持12小时，继续抽真空2小时。（5）新SF6气体微水试验合格，分别给GIS 110KV I母漏气气室、I母避雷器、I母母线充入合格的SF6气体，气体压力为0.53MPa。（6）对恢复后的密封面用塑料布进行包裹检测，未发现泄漏。（7）GIS 110KV I母漏气气室、I母避雷器、I母母线气室微水试验合格，密度继电器校验合格。（8）按照西安西电高压开关有限责任公司编写的试验方案，要求110KV 双母线必须同时停电，才能进行GIS 110KV I母C相气室耐压试验。

二、GIS设备出现漏气问题的原因

1.GIS设备现场安装问题。GIS设备在现场安装过程中的安全质量水平较低。例如，起吊的方式不合理，安装过程中没有使用准确的工具，造成设备容易出现结构损失问题。设备施工安装人员的技术水平低，安装工艺不符合相关规定，如密封垫的安装位置出现偏移，螺丝松动，扭力不足等。安装完毕后填充气体，没有用测漏仪检测设备的密封性能。在恶劣的外在环境下完成安装，如阴雨潮湿的天气会影响设备安装检修过程，安装完毕后没有抽真空，造成设备内存有水分，而水分与SF6气体长期共存会产生化学腐蚀现象，腐蚀密封处，造成GIS设备出现漏气问题。

2.GIS设备运行后期的密封问题。GIS设备的开关在运行过程中容易因为闭合振动产生一定的动力，损害设备的整体密封性能，SF6设备气体的气体压力不足，操作不当造成设备漏气，直接损害设备补气阀门。

四、SF6气体泄漏的检测及处理

1.SF6气体检漏方法。SF6气体检漏方法有定性检漏和定量检漏两种，一般先进行定性检漏，再进行定量检漏。对于运行中的设备，一般利用密度继电器对气体压力进行监测报警，当气体压力小于阀值时便报警，即说明存在漏气现象，或用红外成像检漏仪寻找漏气现象。SF6红外成像检漏仪采用红外吸收光谱原理对SF6气体进行分析检测，它利用物质对红外电磁辐射的选择性吸收特性对物质进行定性定量分析。SF6气体在红外波段（中心波长10.55μｍ）具有非常强的吸收力，利用SF6气体和空气不同的红外电磁辐射吸收特性直接成像，即可在远距离实时准确地检测SF6气体的泄漏点，并即时形成直观的红外图像。发现漏气后，利用局部包扎法进行定量检漏。局部包扎法是将可能漏气的部位用塑料薄膜包扎，并用胶带粘紧或布带扎紧，形成一个可计算体积的空间；包扎一定时间后测量该空间内SF6气体的浓度，并将浓度值与规程规定值进行对比，计算出年漏气率。GBT8905-2012规定，GIS设备的SF6年漏气率不应大于1％，由此可判断GIS设备的漏气情况。通过泡沫检漏法可确定漏气点，将肥皂水均匀涂抹在怀疑漏气的位置，若出现大量鼓包则说明此处为漏气点。对于已安装和检修中的非运行设备，一般利用抽真空法进行定性检漏。

2.SF6气体泄漏处理。（1）SF6气体轻微泄漏处理。如果SF6气体泄漏情况并不明显，属于轻微泄漏，那么可在不停电情况下对漏气气室进行补气或临时封堵。补气至额定压力即可，最高不得超过额定压力0.02ＭＰａ，在补气压力接近额定值时应减缓补气速度，并一边补气一边观察气体密度继电器，在压力达到额定值时停止补气。补气操作时，应保证周围环境湿度不大于80％；若是室外GIS设备，则应避免在雷雨天气补气；另外，还应注意个人防护和通风，避免造成人员损伤。查找到漏气点后，可根据实际情况利用密封胶等对漏气点进行临时封堵，暂时抑制漏气现象。（2）SF6气体严重泄漏处理。如果SF6气体泄漏情况严重，漏气速度较快，那么应立即通风，并安排人员撤离现场，但应实时关注漏气状态。在漏气速度减缓，气体压力安全的情况下，安排人员在采取防毒措施的条件下带电补气，并观察漏气速度；若漏气速度较快，则应对漏气设备启动停电措施，并与其它设备隔离。残留的SF6气体不可随意排放，应用气体回收装置回收。

五、GIS设备漏气预防的有效措施

1.提升GIS设备的制作工艺水平。设备密封材料的好坏直接影响GIS设备的好坏，密封材料设备成本不高，但是却具有较强的作用，多数SF6气体漏气是因为没有选择合适的密封材料造成的。用三元乙丙橡胶EPDM材料做密封圈，可以提升GIS设备的制作工艺水平。

2.GIS设备的密封材料检测方法。GIS设备的密封主要用于SF6气体的密封，有六角框和O型圈，有氟橡胶和三元乙丙橡胶等。可以有效地检测GIS设备外壳体的焊接工艺质量，密封圈质量、施工调整安装设备准确程度。

3.GIS设备的运行维护管理。日常GIS设备运行过程中，倒闸操作、事故处理检测必须在控制室中完成。经设备运行操控人员完成远程监控管理，在继电器设备检测操控板上完成相关操控过程，采用现场接地刀闸门操作控制，逐步提高设备操作检修维护过程，提高设备操作维修检测操作手法。

总之，GIS设备中SF6气体出现泄漏的原因多种多样，合理的认识GIS设备运行的基本技术要点，对GIS设备的出厂前后，使用方法进行有效的研究和应用，预防SF6气体出现泄漏的问题。

参考文献：

[1]张学刚.GIS设备运行维护及故障处理.2017.

[2]王亚芳.GIS六氟化硫气体泄漏的原因分析及处理方法.2017.