SF6气体泄漏的原因分析及检漏方法应用

SF6气体泄漏的原因分析及检漏方法应用

【摘要】本文分析了SF6设备常见的泄漏原因，对检漏过程中重点部位进行了分类，介绍了常见的5种检漏方法，重点介绍了红外检漏。

【关键词】SF6；泄漏部位和原因；检漏方法

1.前言

随着断路器设备的无油化改造，在2011年底前秦皇岛电力公司断路器将全部更换为SF6气体设备，SF6气体具有优良的绝缘性能和灭弧能力，但是其渗漏造成的问题也接踵而至，SF6作为一种温室气体对环境造成严重影响，开关设备由于气体压力不足造成闭锁或开断性能下降，对电网稳定运行造成危害。在SF6气体向外渗漏的同时，水分也会进入设备内部，产生剧毒、强腐蚀分解物，对检修人员造成伤害和腐蚀设备缩短设备使用寿命。尽可能的及早发现SF6气体泄漏情况，对设备进行适当的处理时断路器检修维护的新重点，本文对SF6设备漏气的原因进行了分析，提出预防措施，总结了常见的几种检漏方法，重点介绍了新型的红外成像检漏技术，为今后的SF6气体监督工作提供帮助。

2.SF6气体断路器设备漏气原因分析

2.1 焊缝漏气

对于SF6开关设备焊缝是较常见的漏气点之一，其原因在于焊接时电流过大，焊缝烧穿，开始时微漏，一段时间后逐渐增大。另一个原因有两种不同材料连接处，局部应力过大，焊缝开裂。

2.2 壳体砂眼漏气

砂眼漏气常见于GIS金属外壳上，原因为铸造过程中的存在杂质或气泡在金属内部形成空洞，在应力作用下逐渐扩展为内外壁通透的裂缝，导致气体泄漏。

2.3 法兰结合面漏气

法兰结合面也是最常见的漏气点，其原因主要有以下几点：法兰面加工精度不够，甚至有局部的划痕、刀伤。密封垫老化或不能耐低温。垂直法兰面上的密封垫圈，由于安装时放置位置不正，造成槽内上下垫圈压缩量不一致，甚至出现折叠缝。法兰面密封槽内或结合面上有微小颗粒杂质或有纤维状物。瓷件及法兰胶装面不严密，粘合不牢固，运行日久可能漏气。GIS的盆式绝缘子和罐体法兰用不同材料制成，温度膨胀系数不同，在温度变化时造成法兰面两侧伸缩量不同而漏气。法兰结合面螺栓压紧程度不同造成漏气。

2.4 其他漏气点

在相同气体压力联接处，铜管与联接体之间用螺套联接，由于应力作用变形而造成相同气体压力联结的汇流体发生漏气。SF6气体充气嘴由于自动接头内有异物或针阀偏歪而漏气。压力表、压力开关（密度继电器）及其铜管上的砂眼等。

造成这些漏气的原因既有设备制造过程中的工艺、加工精度的问题，也有设备安装的问题，造成断路器设备严重漏气还可能是土建施工或者设计缺陷的原因造成的。例如：北京供电公司西郊某220kV枢纽变电站114GIS间隔，在运行中突发设备本体外壳裂缝故障，造成SF6气体严重泄漏。研究调查显示，该变电站114所在间隔地基下沉，出线管长度过长（10m）却没有设计伸缩节，室内室外温度不同热胀冷缩和基础不均匀共同造成设备外壳开裂。

3.SF6设备检漏方法

3.1 常见的检漏方法比较

检漏方法有液体表面张力法、定性和定量检漏，SF6激光成像检漏等。

1）液体表面张立法

原理为：肥皂水等表面张力较强的液体，在气体泄漏时漏点会有气泡冒出。检测方式为：在SF6设备外壳上或可能的漏点涂抹肥皂水等。缺点分析：对涂抹的要求高，不能检测微量泄漏，有的部位还无法涂抹。优点：直观。

2）SF6电离法定性检漏

原理为：SF6具有强负电性，脉冲高压作用下产生连续放电作用，SF6气体会改变电晕电场的强度，从而检测出现场是否有SF6气体存在。检测方式为：仪器将漏点附近气体吸入传感器内测量SF6。缺点分析：吸入含有空气的SF6气体受环境因素影响较大，需停电，有时需要配合包扎法使用。优点：测量准确，可定位。

3）SF6定量检漏

原理为：电子捕获检测法原理。SF6具有强负电性，捕获交变电场中的电子，导致基流变化检测出SF6气体浓度。检测方式为：仪器将漏点附近气体吸入传感器内测量SF6。缺点分析：光电传感器的使用寿命200～300h，成本高，吸入含有空气的SF6气体受环境因素影响较大。优点：微量泄漏和多点泄漏合并检漏。

4）SF6激光检漏

原理为：背光散射气体吸收成像原理。利用特定波长的红外激光照射泄漏点，光线被SF6气体吸收，从而显示出SF6气体的路径，背景无SF6而无吸收。检

测方式为：仪器接收反射的红外线激光形成图像。缺点综述：传感器灵敏度有限，且易受环境影响。优点：可视化远距离测量。

5）SF6红外检漏

检漏原理为：气体红外吸收成像原理。检测方式为：仪器探测大气中的红外辐射被SF6吸收情况，依靠SF6气体对红外线的吸收作用造成的温度差别成像。缺点综述：要求仪器灵敏度很高，有风时泄漏量过小难以察觉。优点：可视化远距离测量。

3.2 红外检漏

红外检漏技术主要是利用了SF6气体极强的红外吸收特性，SF6气体对波长为10.6um的红外线吸收最强。常见的红外检漏技术包括红外激光法和被动接收的无源探测法。

激光红外检漏其工作原理为：由激光发射器发出入射红外激光，经过反射会形成反向散射激光进入激光摄影机成像系统，如果入射激光遭遇到泄漏的SF6气体，则其能量会被吸收一部分，从而导致无泄漏与有泄漏两种情况下的反向散射激光产生差异，最终造成各自的激光成像不同，由此可以发现有无SF6气体泄漏。无源探测则不需要主动发射激光，只是探测大气中的红外线被SF6气体吸收后造成的细微差异来检查SF6气体存在情况。国外先进产品采用的制冷量子阱探测装置能够分辨出0.03摄氏度，最小探测气体量为0.001毫升/秒的SF6气流。

上述两种方法都使用成像取景器显示图像，使通常看不见的SF6气体云变得可见。在取景显示器中可以看到漏出的SF6气体呈动态黑色烟云，在静态的背景中清晰可见，仔细观察烟云冒出的位置，可以快速准确的对泄漏源进行定位，烟云的快慢和大小则反映了气体泄漏的快慢。SF6气体红外检漏方法能够在不停电状态下远距离发现气体泄露部位，保证了人身安全，提高了供电可靠性，是目前最为先进的检测方法。

4.结束语

做好电气设备SF6 气体泄漏的预防工作是保障电网安全，经济、稳定运行的重要监督内容之一。通过对电气设备SF6气体泄漏的特点及原因分析，可以进一步提高我们预防和应对SF6 气体泄漏事件的理论水平，从而提升应对和处置SF6气体泄漏故障的能力。在各种检漏手段中，SF6红外成像检漏是SF6电气设备状态检修新型技术手段，也是未来主流的发展方向。

参考文献

[1]沈谢林，林一泓.SF6成像检漏技术的应用[J].福建电力与电工，2008，9：58-60.