分析GIS 設備中SF6 氣體泄漏檢測

摘要：GIS設備以其高可靠性、低占地面積、長檢修周期、低損耗以及低噪音等優點在電力系統中得到廣泛的應用。但GIS設備結構復雜，而且對設備的制造、安裝等工藝要求極高，在長期使用的過程中，由于操作不當、設備老化等原因容易誘發SF6氣體泄漏的問題，當發生SF6氣體泄露問題后，會產生嚴重的事故，因此，在檢修難度和時間上都要耗費一定精力。本文主要是分析和研究SF6氣體泄露原因，并提出預防控制措施，希望能夠給有關人員提供一定的參考價值。

關鍵詞：GIS設備;SF6;氣體泄漏;檢測

1分析GIS設備氣體泄露原因和危害性

1.1分析GIS設備氣體泄露原因

第一，設計施工的問題，在實施現場安裝的時候，施工人員沒有根據相關要求做好尺寸對接工作，使設備受力大于設計能力，再加上波紋管數量不足，極易使GIS設備調整距離不足。第二，制造安裝存在的問題，由于廠家生產設計或現場安裝不符合流程標準，導致有裂紋、砂眼等的存在;設備密封圈設計不符合尺寸;防水未達到國家相關標準;拆修后密封安裝處理未達標準。第三，自然原因，例如密封膠/件老化、O型圈進水受潮，再加上熱脹冷縮影響，都會使設備產生變形。另外，GIS設備在運行期間所產生的振動問題也會損傷設備。

1.2分析GIS設備氣體泄露危害性

在GIS設備中SF6氣體泄露會產生以下幾個問題：第一，當GIS設備發生異常發熱、局部放電等現象的時候，會使SF6分解為低氟化物及游離態氟，當環境中為純凈SF6時，這些分解物將隨著溫度的降低迅速復合還原為SF6，但是由于GIS設備還包含微量空氣、水、油等成分，使分解物轉變為SO₂、SOF₂、H₂S、HF、SO₂F₂、SOF₄以及S₂F₁₀等強酸性穩定氣體，這些氣體會腐蝕設備中金屬部件及密封絕緣材料，從而使GIS設備的絕緣能力下降，影響其使用壽命。GIS設備中所產生毒氣也會對運行檢修人員的身體健康造成影響。第二，GIS設備中絕緣和滅弧介質與SF6氣體性能和壓力有關。按照相關的研究顯示，壓力為0.3MPa的時候，絕緣性能會與傳統絕緣油污相同，所以GIS設備氣體泄漏會使電力性能降低。第三，按照相關標準協議能夠看出，SF6氣體溫室效應大約為CO₂的數萬倍，氣體泄漏會極大影響大氣環境。第四，為了確保GIS設備運行的穩定性和可靠性，在發生SF6氣體泄漏時，要及時補充氣體，補充氣體中帶有水分，能夠進一步增加GIS設備含水量，縮短設備運行效果。由于SF6氣體價格比較昂貴，如果多次補充SF6氣體將會增加電力系統運行成本。

2分析GIS設備氣體泄露檢測方法

2.1傳統檢測方法分析

傳統定性檢測方法主要包括皂水法和包扎法。皂水法是指對所有部位逐個涂抹皂水觀察漏氣情況，該方法直觀有效且成本低，但是工作量大、無法測算具體泄漏速度且僅適用于小型設備中。包扎法是指將可疑漏氣部位用輕薄材料包扎，受氣體泄漏影響，泄漏點附近包扎物會鼓起，據此可以大致確定泄漏位置及泄漏量，但是該方法確定具體位置需多次對比，而且受現場風速以及操作人員經驗影響較大。另外，這兩種方法均需要測試人員接近GIS設備，因此不能做到運行中檢測，待測設備均需停機，對經濟運行造成一定影響。其次，GIS設備運行期間也產生了一系列改進檢測方法，例如可以應用檢測精度包扎法進行檢測，此種方法主要是指使用輕薄材料包扎泄露位置，之后使用便攜氣體檢測儀進行檢測，等到氣體沉淀之后需要對泄露位置再次進行包扎。在檢測到SF6氣體之后，GIS設備按照不同氣體濃度發出警告，顯著提升包扎法檢測精度。

2.2紅外成像法

紅外成像法是指利用紅外光穿透氣體后，氣體會吸收頻率譜線光。SF6氣體吸收光譜集中在10.6μm。基于此，通過濾波器能夠確保顯示窄播帶，此時就會形成畫面。紅外檢測儀聯合成像技術能夠對泄露點進行快速檢測，并且通過圖像化方式顯示出來。設備中若不存在SF6氣體泄露情況，圖像無顯著變化;如果發生SF6氣體泄露，SF6能夠吸收頻率紅外光，并且在泄露位置產生煙霧陰影，且隨著濃度變化陰影清晰度也會發生改變，這時可通過陰影走勢和清晰度判斷泄露情況。紅外檢漏儀原理如圖1所示。

應用紅外成像法進行檢測的設備價格較為昂貴，但是紅外成像法可對泄漏點進行實時監控，并實現遠程監控，設備無需停機，避免對經濟運行造成影響。另外，由于大氣中含有多種光，對檢測會造成一定影響，干擾SF6泄漏檢測的結果。因此，檢測設備對其精度具有較高要求，要能夠區分空氣中不同光之間的細微差別。盡管紅外成像法仍存在一定缺陷，但已是較為先進的檢測方法，且檢測技術成熟，目前已經廣泛應用于各配電場所。

2.3激光檢漏法

SF6氣體泄露激光檢測儀主要是從激光發射器中發射激光到檢測區域，激光攝像機能夠獲取反向激光成像，如果GIS設備不存在泄露問題，其成像比較接近于太陽成像;如果GIS設備存在氣體泄露，部分激光會被吸收，所獲取的圖像與無泄露圖像不同。SF6氣體泄露越嚴重，圖像差異性越大。激光檢測法能夠在視頻中顯示出SF6氣體，是檢測人員更加直觀的看到泄露位置與氣體泄露發展趨勢。激光泄露檢測原理如圖2所示。

激光檢漏法能夠實現遠程檢測，并能在成像儀上展示出SF6氣體，這樣能及時發現SF6氣體泄露。相比于傳統檢漏方法來說，激光檢漏技術能確保檢測結果的準確性和可靠性，并在檢測期間不需要對GIS設備進行停機操作，全面確保電力系統運行穩定性。

3結語

本文針對GIS設備SF6氣體泄漏進行分析，總結SF6泄漏原因及危害，闡述當前主要使用的SF6氣體泄漏檢測方法，能夠有效解決GIS設備SF6氣體泄露問題，以維護我國電力系統的穩定運行。

參考文獻

[1]馬朋飛，史騰飛，劉榮海，等.聲發射技術檢測GIS氣體泄漏方法研究[J].高壓電器，2018.

[2]紀巍，王琪，楊玉新.GIS中SF6氣體不同泄漏位置紅外成像分析與處理[J].內蒙古電力技術，2017.

[3]蘇鎮西，馬鳳翔，劉子恩，等.SF6混合絕緣氣體電氣設備中氣體泄漏檢測技術研究[J].高壓電器，2016.

作者簡介：康鍇（1971.5-），男，寧夏固原人，單位：國網固原供電公司檢修分公司。