陸文娟

(常州供電公司，江蘇 常州 213003）

SF6電氣設備發(fā)生氣體泄漏的危害和控制方法探討

陸文娟

(常州供電公司，江蘇 常州 213003）

SF6電氣設備發(fā)生氣體泄漏的危害極大，會嚴重影響設備和電網(wǎng)的安全，同時對人體和環(huán)境產(chǎn)生危害。鑒于此，對SF6氣體泄漏的控制方法進行了探討。

SF6電氣設備；氣體泄漏；擊穿電壓；檢漏

0 引言

SF6氣體作為良好的滅弧和絕緣介質(zhì)，目前已廣泛應用于GIS組合電器、斷路器等電氣設備中。今天，在高壓、超高壓及特高壓領域，SF6氣體幾乎成為斷路器和GIS組合電器唯一的絕緣和滅弧介質(zhì)。在中壓領域，SF6斷路器和真空斷路器已成為并駕齊驅(qū)的兩大支柱。隨著SF6氣體使用量的增加，范圍的擴大，SF6電氣設備的氣體泄漏也成了非常重要的問題，日益受到關注。

1 SF6電氣設備發(fā)生氣體泄漏的危害

SF6氣體作為電氣設備中的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，其絕緣和滅弧能力主要依賴于足夠的充氣壓力和氣體的高純度，一旦設備中SF6氣體發(fā)生泄漏將直接影響到設備的安全運行，同時會對工作人員和環(huán)境造成較大的危害。其危害主要有以下幾點:

1.1 SF6氣體泄漏會降低電氣設備中SF6氣體的擊穿電壓

1.1.1 SF6氣體的密度降低對SF6擊穿電壓的影響

SF6氣體的絕緣強度和滅弧能力取決于氣體的密度。因此SF6氣體密度的降低，將帶來兩方面的危害:一是導致設備絕緣強度降低，二是斷路器等氣室的開斷容量下降，直接影響設備運行的可靠性。SF6氣體密度的降低通常是由設備的泄漏引起的，SF6氣體的工作壓力肯定會降低。為了監(jiān)視運行中SF6氣體密度，斷路器通常設有二級信號，即低壓報警信號和閉鎖壓力信號。如果設備發(fā)生泄漏，壓力降至低壓報警值就會及時發(fā)出信號、燈光報警，提示設備內(nèi)部氣體壓力降低了，有異常，應及時處理。如果壓力繼續(xù)下降至設置的閉鎖值，設備就會閉鎖，無法操作，因為此時的SF6氣體已經(jīng)失去了絕緣和滅弧能力，設備有爆炸的可能。

2009年12月18日，某變電所GIS組合電器F2-3氣室(110 k VⅠ段母線壓變）C相低壓報警，現(xiàn)場測得氣室壓力為0.285 MPa(額定氣壓為0.40 MPa），水分含量1 062μL/L(國標注意值為500μL/L），經(jīng)檢漏發(fā)現(xiàn)，法蘭連接處有針狀縫2個。后來經(jīng)過補焊等處理，抽真空，更換SF6氣體，消除了設備隱患。

1.1.2 SF6氣體含有雜質(zhì)、水分對SF6擊穿電壓的影響

設備發(fā)生泄漏，外界大氣中的空氣、水分會通過泄漏點進入設備內(nèi)部，從而顯著降低SF6氣體的絕緣能力。空氣、雜質(zhì)微粒在電場作用下易形成“導電小橋”，致使氣體的擊穿電壓明顯降低。管路接頭、充氣口、法蘭處等泄漏點，是水分進入設備內(nèi)部的通道。侵入的水分會腐蝕設備，也會阻礙SF6分解產(chǎn)物的復合，降低SF6的介質(zhì)恢復強度。當SF6氣體中水分含量超過一定限度時，SF6氣體的穩(wěn)定性會受到破壞，從而使絕緣性能大大降低。水分特別是液態(tài)水分對SF6電氣設備的絕緣能力危害極大，當SF6氣體中的水分在絕緣子表面凝成“露”時，則擊穿電壓顯著下降，絕緣受到破壞。

某變電所常清線712開關自投運后氣體水分含量就逐步上升，達550μL/L。當時就估計設備可能有泄漏，但在設備不停電情況下沒有查到明顯的泄漏點。此后該設備多次低壓報警，每次報警后均采取補氣的辦法來消除報警信號，補氣周期在一周左右。2010年2月13日，停電檢查，當時設備氣壓為0.44 MPa(額定氣壓0.50 MPa，報警氣壓0.45 MPa）。經(jīng)檢漏，發(fā)現(xiàn)B相中法蘭與上段瓷瓶的膠合面有縫隙，漏氣嚴重。后將B相瓷瓶整體更換，消除了故障。

1.2 泄漏出的SF6氣體對人體的危害

純凈的SF6氣體無色、無味，在常溫下化學性能穩(wěn)定。但在斷路器多次分斷操作中，由于電弧放電及水分等雜質(zhì)的影響，不可避免地會生成一些SF6分解產(chǎn)物，其中一部分是高毒性分解物，它們會對皮膚、黏膜等產(chǎn)生刺激，如果大量吸入，會引起肺水腫和頭暈，甚至有致人死亡的可能。

1.3 泄漏出的SF6氣體對環(huán)境的影響

溫室效應，是指大氣中的CO2、SF6等氣體能透過太陽短波的輻射，使地球表面溫度升高，同時又能有效地阻擋地球表面發(fā)射長波輻射，使得大氣溫度升高。SF6氣體就是產(chǎn)生溫室效應的氣體之一，并且具有較嚴重的危害，因為一個SF6氣體分子比一個CO2分子對溫室效應的影響要大得多，約為一個CO2分子的20 000多倍。另外大氣中的SF6氣體性質(zhì)穩(wěn)定，壽命特別長，難以分解，對環(huán)境的影響相當大。

2 控制SF6電氣設備發(fā)生氣體泄漏的方法

2.1 加強對SF6電氣設備的檢漏

GB/T8905—1996規(guī)定SF6設備每個隔室的年漏氣率不大于1%，并且將SF6氣體泄漏量的檢查作為SF6電氣設備交接和運行監(jiān)督的主要項目。通過仔細的檢漏，可以發(fā)現(xiàn)泄漏點并及時處理，提高設備的密封性能，減少或消除設備的泄漏情況。SF6氣體泄漏檢查一般可分為定性檢漏和定量檢漏2種。

2.1.1 定性檢漏

定性檢漏是對設備進行直接檢測，查出設備的泄漏情況及泄漏點的具體部位，從而為設備檢修提供可靠的依據(jù)。定性檢漏并不能有效地反映泄漏量，僅能判斷設備是否存在漏氣，它應該是定量檢漏前的預檢。定性檢漏通常有檢漏儀檢漏、抽真空檢漏2種方法。

現(xiàn)場工作中常用的是檢漏儀檢漏。用高靈敏度的SF6氣體檢漏儀探頭在設備充氣口、密度繼電器及連接件附近進行反復、緩慢移動，根據(jù)檢漏儀的聲光等信號 來判斷被測部件的氣體泄漏情況。對氣路管道各連接處必須仔細檢查，速度一般以10 mm/s左右為宜，以防探頭移動過快而錯過泄漏點。如無漏點則認為設備密封性能良好。

2.1.2 定量檢漏

定量檢漏是通過計算泄漏點的泄漏量，從而得到氣室的年漏氣率。定量檢漏通常采用扣罩法、掛瓶法、包扎法、壓力折算法等。

包扎法是工作中常用的方法。用厚塑料薄膜將設備圍一圈半以上，盡量使縫口朝上，構成圓形或方形等規(guī)則形狀，然后邊緣用白布帶扎緊或膠帶粘貼密封。薄膜與設備間保留空隙，一般5 mm左右，在規(guī)定的時間間隔后，用儀器測量間隙內(nèi)SF6氣體濃度值，然后分別計算出漏氣量、年漏氣率，得出設備的泄漏情況。

2.2 加強對SF6氣體密度的運行監(jiān)測

SF6氣體耐壓強度取決于氣體的密度，即單位體積內(nèi)SF6氣體的分子數(shù)。因此為了保證設備的可靠運行，必須監(jiān)測SF6氣體的密度。在實際工作中，常常用壓力表來監(jiān)測SF6氣體的泄漏。我們可以根據(jù)測量時的氣體溫度，在SF6氣體的溫度特性曲線上找到相應的額定氣壓值，通過與實際測量值比較，了解氣體的泄漏情況。

2.3 采用新材料、新技術，減少設備泄漏

通過技術革新來提高設備的密封性能，同時采用新工藝、新技術，有效減少SF6氣體泄漏量。如設備的直動密封、轉(zhuǎn)動密封采用波紋管結構，靠波紋管的蠕變來提供所需的行程或轉(zhuǎn)角。提高設備的設計水平，改變設備結構，減小充氣空間，這樣可減少SF6氣體的使用量，降低泄漏率。另外在保證電氣設備性能的前提下，盡量降低SF6氣體充氣壓力，這樣可能減少漏氣，提高密封性能。

2.4 采用混合氣體代替SF6氣體

尋找能完全代替SF6的氣體，是有效防止SF6氣體泄漏產(chǎn)生危害的終極措施。N2/SF6混合氣體是良好的絕緣介質(zhì)，能滿足電氣設備絕緣強度的要求，有接近于純SF6氣體的絕緣性能。西門子公司已開始在高寒地區(qū)的斷路器中使用N2/SF6混合氣體，取得了一定的效果。

3 結語

SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，在電力系統(tǒng)中得到廣泛使用，而且使用量越來越大，這樣不可避免地會發(fā)生泄漏，從而給設備和電網(wǎng)的安全運行帶來威脅，給人類賴以生存的環(huán)境帶來污染和破壞。減少SF6氣體的泄漏量，尋找綜合性能更好的氣體，是有效控制其泄漏導致危害的方法。

[1]GB/T8905—1996 六氟化硫電氣設備中氣體管理和檢測導則[S]

2014-09-30

陸文娟(1973—），女，江蘇常州人，技師，助理工程師，研究方向:電力系統(tǒng)電氣設備高電壓試驗和絕緣油化驗。