SF₆充氣柜漏氣故障分析與處理

毛振塔

摘要：分析了六氟化硫（SF6）充氣柜的漏氣故障產生原因并提出了相應的解決辦法，在保證生產的同時能進行檢修，為處理同類故障提供參考。

關鍵詞：SF6;充氣柜;漏氣故障

SF6充氣柜作為新型供電設備現在越來越普及，SF6充氣柜雖然在出場時會做氣密性測試但是還是經常會發生SF6泄漏情況。這使得柜內空氣壓力下降，不僅嚴重影響了SF6充氣柜的絕緣性能，還給整個SF6充氣柜和用電設備的正常運行帶來了安全隱患。現針對于此做一些關于SF6充氣柜漏氣故障的分析，并提出改善措施，以有效地杜絕這樣一種問題。

一、SF6充氣柜簡介

SF6本身作為一種人為制造的惰性氣體，化學性能穩定且無色無味無毒。SF6還具有強電負性，它的分子極易吸附自由電子而形成質量大的負離子，SF6還具有較低的離解溫度、較好的耐電性能、強大的絕緣能力和強力的滅弧能力等[1]。

SF6充氣柜的結構組成主要有母線，斷路器，負荷、隔離、接地開關及CT/PT等高壓電氣元件。將這些元件裝在密封箱體中，并充入SF6氣體，這個一體式封閉箱作為集成了各種元件和SF6氣體設備不僅具有開斷、隔離、接地等功能，還由于SF6氣體具備強大的絕緣能力、強力的滅弧能力和較好的耐電性能使得此充氣柜的安全性和可靠性大大提高[2]。

相較于空氣柜，SF6充氣柜體積相對較小、重量普遍較輕。SF6氣體的絕緣強度較空氣高，這導致相同電壓等級的SF6充氣柜較空氣柜的體積可縮小不少。SF6充氣柜適應性強，這得益于一體式封閉箱受到環境的影響較小，所以空氣潮濕多塵、安裝位置狹小、鹽漬嚴重等環境都可以安裝SF6充氣柜[3，4]。

二、漏氣故障分析

隨著SF6充氣柜的日趨廣泛應用，其運行的安全性和可靠性十分重要，雖然其缺陷和隱患在出廠時會被檢驗和消除，但是SF6充氣柜的漏氣現象仍舊時常發生，對用電設備的運行造成了相當大的安全隱患。漏氣問題是充氣柜的關鍵所在，漏氣率低于0.5%則合格，在做SF6充氣柜的密封時密封圈的壓縮量、壽命及老化都會影響到設備漏氣。SF6充氣柜的設計壽命長達30年，在使用過程中不免會發生部件老化等問題導致漏氣。

SF6氣體在放電中產生的副產物有毒且具有腐蝕性，人體吸入會中毒，還會腐蝕箱體，因此SF6充氣柜的防漏氣技術是十分重要的。目前，SF6充氣柜生產企業，采用的是激光焊接技術將充氣柜箱體、加強筋、緊固件及套管均進行了全自動化的焊接，以確保其的密閉度。當氣室經加工成型后再抽出真空，可以通過向箱體中充氦氣來檢驗氣室是否密閉。在SF6充氣柜安裝處，可以安裝SF6檢測器的控制系統，能夠實時地檢測到空氣中SF6的含量，SF6一旦泄漏就開始報警，這對環境安全有所保障。

SF6充氣柜發生泄漏的可能來源是充氣柜的生產工藝合格，充氣柜的外殼上有砂眼導致氣密性不佳，密封器材不過關;充氣柜安裝時遭到損壞，充氣柜密封錯誤;充氣柜運行中產生振動現象導致充氣柜漏氣，密封材料老化導致密封失效等原因。

三、漏氣檢測及處理方法

1、漏氣檢測方法

主要檢測方法有氣泡觀察法、氣體采集法、抽真空法、鹵化物檢測法、超聲波聲速測定法、聲波法、氣敏半導體法、電化學法、熱敏檢測法、標記示蹤法、濕敏傳感器法、紫外線電離法、激光成像法、紅外成像法、氦質譜檢漏法等

氣泡觀察法：在漏氣的疑似部位外表涂抹水，根據有無氣泡來判斷是否存在SF6氣體泄漏。此法較為簡便，精度差，得猜測漏氣部位后才能驗證。氣體采集法：首先確定漏氣的疑似部位，在疑似部位采集氣體，靜置后采用檢測儀采集到的氣體濃度來判斷是否漏氣。優點是可以定量檢測，缺點是環境影響大。真空法：對未充氣的SF6充氣柜抽真空再靜置規定時間后測定其真空度，若真空度下降則漏氣，此法局限于于出廠檢測，且不能通電。鹵化物檢測法：采用鉑的“鹵素效應”鑒別漏氣與否，可以定量但是精度差。超聲波聲速測定法：控制變量發射超聲波測定聲速可以轉化為氣體的濃度從而判斷是否漏氣，此法受外部環境如震動和噪音影響較大。聲波法：在疑似泄漏部位采集氣體的樣本后測定聲音在其中的的傳播速度來甄別是否漏氣，該法較為簡單但不夠靈敏且與泄漏的SF6氣體濃度有關。氣敏半導體法：通過比較氣敏半導體吸附空氣和采集的氣體阻值是否變化來判斷是否產生泄漏，此法技術成熟，使用時間長。電化學法：通過傳感器檢測采集氣體的電流來換算成其濃度判斷是否漏氣，此法檢測的精度較高。熱敏檢測法：通過檢測在疑似泄漏部位采集的樣本氣體通過熱阻的阻值換算為SF6氣體濃度來實現的，此法檢測結果不直觀，需要復雜換算分析。標記示蹤法：添加標記物對SF6進行標記后測定SF6濃度，此法精度高，但成本較高，且須采用其他物質輔助。濕敏傳感器法：原理是泄漏位置的溫度和濕度會產生變化，且漏氣的速率與其變化程度呈現正相關性，但此法僅僅處于理論層面，缺乏實際應用。紫外線電離法：通過比對采集氣體在檢測器中的輸出波形的滯后與否來分辨是否發生氣體泄漏，滯后量越多氣體泄漏量也越多，此法直觀性強但精度不高。激光成像法：首先確定疑似泄漏部位，對其發射激光，若泄漏，其反向散射激光能量被泄漏的SF6氣體吸收導致成像差異，以此判斷是否泄漏，此法精度高但也需猜測泄漏部位，且成本較高，實際運用較為不便。紅外成像法：原理是SF6氣體相較于空氣，其紅外吸收性更強，采用成像技術成像后可以顯示黑霧狀，此法精度高，定位準，對于微量的泄漏也能捕捉到。氦質譜檢漏法：通過對箱內通入氦氣，連接真空箱和檢漏儀，若泄漏則可測出。此法精度最高，可靠性高，受環境因素影響較小但也局限于于出廠檢測且成本高還需使用氦氣等。

2、漏氣處理方法

首先判斷是否產生漏氣，如果產生漏氣現象，首先判斷漏氣原因根據原因來具體分析漏氣處理辦法。例如在運行中，原因是密封器材出現問題導致漏氣，則首先停電，將密封材料更換調并重新密封，再進行開關柜柜體抽真空，按照標準時間靜置保壓，保壓后檢測氣室有無泄漏，無泄漏后注入 SF6氣體靜置后完成微水試驗[5]。

四、結語

當前，隨著社會的進步和經濟的快速發展，我國各地區的用電負量均在不斷增長，這使得供電可靠性的要求越來越高。SF6充氣柜作為配電系統中的主導產品其漏氣問題不可忽視，結合具體的故障實例進行分析，總結出合理的處理方式和防范措施是解決問題的關鍵所在。

參考文獻：

[1]李長庚，劉強興.SF_6充氣式開關柜特點分析[J].電工技術，2017（11）：89+91.

[2]周慧東，晁志剛.淺談SF_6充氣柜的柜體設計[J].電氣制造，2009（12）：38-39.

[3]王軍委，李如壁.中壓SF_6充氣柜密封性能研究[J].通信電源技術，2020，37（10）：49-50.

[4]獨田娃，徐忠秋，季茂芳，周程，陳龍.SF_6全絕緣充氣環網柜的技術問題淺析[J].機電工程技術，2013，42（10）：63-65.

[5]張嘉龍.SF_6充氣柜漏氣故障分析與處理[J].冶金動力，2020（07）：14-15.