110 kV GIS避雷器气室SF6气体泄漏问题分析

刘 钊，胡 嘉，刘洋洋，李晓溪，王 佼

(1. 国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000；2. 国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

2016-11-05

刘 钊(1987-)，男，工程师，主要从事变电站一次设备的状态诊断工作。

110 kV GIS避雷器气室SF6气体泄漏问题分析

刘 钊1，胡 嘉2，刘洋洋1，李晓溪1，王 佼1

(1. 国网河北省电力公司保定供电分公司，河北 保定 071000；2. 国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄 050021)

介绍一起110 kV GIS避雷器气室SF6气体泄漏缺陷，利用各种带电检漏手段精确定位漏点位置，并分析漏点产生的原因，提出检修策略以及防范措施，为GIS设备检漏工作积累宝贵经验。

GIS；避雷器；SF6气体泄漏

六氟化硫(SF6)气体作为一种优良的灭弧介质，以其优越的电负性和热稳定性被广泛应用在电力系统中。随着SF6电气设备投运量指数式增长，为保证电网安全可靠的运行，设备运维管理单位对GIS设备气体密封性的要求日益增高。数据表明，SF6气体泄漏是气体绝缘封闭组合电器最常见的缺陷之一[1]。SF6气体泄漏会降低设备的绝缘性能、污染大气环境而且其电弧作用下的分解产物还会危害运维检修人员的生命健康。

SF6气体检漏手段分为定性检漏和定量检漏两大类。其中定性检漏包括抽真空法、气泡法、检漏仪法，成像法等；定量检漏分为扣罩法、挂瓶法、局部包扎法以及压力降法等[2]。日常运维工作中，工作人员需要结合多种方法对漏气缺陷进行全面分析，确定漏点位置以及严重程度等[3]。

1 故障情况

2016年3月24日，运维人员巡视室外某220 kV GIS变电站时发现出线183避雷器气室压力偏低，压力值为0.36 MPa。该气室额定压力为0.40 MPa、报警压力为0.35 MPa。补气记录显示该气室最近一次补气发生在2015年4月12日，当时工作人员将该气室补气至0.40 MPa。通过压力降落法[2]计算该避雷器气室年漏气率

通过计算可以得出，该气室年泄漏率约为8.73%，远高于《输变电设备状态检修试验规程》[4]中规定的0.5%的年泄漏率。初步判断该气室存在漏点。故障GIS设备的型号为ZF7-126，2007年6月出厂。

2 气室泄漏点查找

2016年3月25日，检修试验人员到现场对该避雷器气室进行了不停电检漏查缺。当日环境温度为11 ℃，湿度为37%，风速0.6 m/s。

2.1 红外热像检漏仪检测

首先利用红外热像检测仪对183避雷器气室进行了全方位多角度的拍摄检测。其中发现183避雷器本体下沿与底座接缝处有一处漏点，如图1所示。

图1 被试设备可见光照片

图1中圆圈所示即为漏点位置。SF6气体对10.6 μm波长的红外辐射具有极强吸收性。SF6气体泄漏红外成像仪就是利用此特性实现对设备SF6气体的检漏。当环境中存在SF6气体时，10.6 μm波长的红外辐射会全部或部分被SF6气体吸收，则该区域的红外光谱图与周围区域对比会产生明显差异，这种差异在红外成像仪上表现为烟雾状阴影。SF6气体浓度越大，对比越明显，烟雾状阴影面积、浓度也就越大[1]。工作人员可依据热像仪上出现烟雾与否来判断SF6设备是否存在泄漏。

通过红外热像仪可以观察到185避雷器本体下沿接缝处有清晰的黑色烟雾状气体喷出，如图2所示。由此可以初步判断该设备存在SF6气体泄漏点。

图2 185避雷器本体下沿接缝处漏气红外图像

2.2 SF6气体检漏仪检测

为了进一步确认漏点位置，在热像仪检测基础上，工作人员使用SF6气体检漏仪即卤素仪，对漏点进行精确定位。

当卤素仪探头靠近图3圆圈所标的接缝锈蚀处时，卤素仪“嘀嘀嘀”声变得急促而且指示灯全部全红，表明探头所指的位置即为漏点所在。加剧的“嘀嘀嘀”声和全红的指示灯是由于卤素仪传感器中金属铂(高温800～900 ℃)遇到SF6气体后加速了其本身正离子的发射，传感器将加剧的正离子流转换成了光、声指示信号。

图3 185避雷器本体下沿接缝处漏气(卤素仪)

随后工作人员用卤素仪检测该避雷器本体下沿接缝圆周上其他位置时，未见异常。

2.3 SF6气体检漏液检测

为了验证185避雷器本体下沿接缝处漏气情况，工作人员在漏点位置涂抹了专用的检漏液。

如图4所示，185避雷器本体下沿接缝锈蚀处涂抹检漏液后，肉眼可观察到大量细碎的小米粒状气泡，而且气泡产生速度较快。 出现这一现象是由于GIS设备内外存在的压力差使SF6气体从漏点喷出，进而使涂抹在漏点的专用检漏液起泡。此现象也进一步印证了图中锈蚀处存在漏点。

图4 185避雷器本体下沿接缝处漏气(气泡法)

工作人员随后对该站185避雷器同型号同批次的15个避雷器气室进行了排查，其中181、186、189、190间隔相似的位置，即避雷器气室本体下沿接缝处锈蚀的地方同样存在漏气现象，但是根据红外热像仪观察到烟雾量大小以及涂抹检漏液之后气泡产生的速度定性判断，此4个气室的漏气量较小。

3 漏点产生的原因

检测人员利用热像仪、卤素仪和检漏液，发现并确认了漏点位置：185避雷器本体与底座接缝的锈蚀处。并且在其他4个避雷器气室相似位置发现漏点。由于该站为室外GIS变电站，且自投运至今已运行9年，避雷器本体与底座接缝处由于灰尘、氧气与潮气的长时间接触作用会产生锈蚀。随着锈蚀的进一步发展，累积效应致使形成小面积贯穿性腐蚀，造成锈蚀点密封下降，气室内SF6气体外泄。图5为锈蚀处漏气的特写，可以清晰的看到小气泡从锈蚀的缝隙处冒出。

图5 183避雷器本体下沿锈蚀处漏气特写(气泡法)

4 处理措施

2016年4月18日检修人员对181、185、186、189、190避雷器气室进行了停电解体检修，对锈蚀部位进行了打磨清理并更换了密封件，重新装组完毕，更换吸附剂后充SF6气体至额定压力，随后进行了气室湿度以及检漏测试，数据均合格[5]。同时加强了对此5个气室的大修后巡视，并未发现气室压力下降。

工作人员同时建议对单位所辖同厂家、同型号、同批次的设备进行统计，迅速组织运维人员进行巡视，检查所统计GIS设备密度压力表读数是否过低，将压力表读数与历史数据对比计算泄漏率并判断是否超标，如果气室SF6泄露率超标则应立刻安排停电检修；如果尚未超标则上报计划，结合停电预试进行检修处理。

5 结束语

SF6气体检漏工作要求相关人员平时做好GIS变电站内每块密度表的压力巡视记录，尤其是气室补气记录，并归类存档便于对比、分析。如年漏气量大于或者接近规程规定[4]，则需对漏气气室进行多种手段全方位的检漏消缺。一般采用红外成像法普测并对漏点初步定位，随后用卤素仪进行精确定位，此外还可采用气泡法进行验证。总而言之，多种方法相互验证使检测结果更加可靠。带电检漏工作要求工作人员不仅能因地制宜地熟练应用各种检漏方法，还应注意环境对测试结果的影响，比如风速、昼夜温差等等。检漏工作人员还应该有丰富的经验，能够对现场漏点有一定的预判，一些敏感部位如法兰密封面、压力表、SF6管道等部位应着重检测[6]。同时检漏人员应该有缺陷敏锐性，能做到举一反三，提高检测效率及准确性，从而减少GIS设备漏气造成的事故停电，提高供电可靠性。

[1] 彭 江，程 序，刘 明,等.电网设备带电检测技术[M]. 北京：中国电力出版社，2014.

[2] 孟玉婵，朱芳菲. 电气设备用六氟化硫的检测与监督[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3] 李艳萍，黄金鑫，颜湘莲,等. SF6气体检测[M]. 北京：中国电力出版社，2015.

[4] Q/GDW 1168-2013， 输变电设备状态检修试验规程[S].

[5] Q/GDW 11062-2013，六氟化硫气体泄漏成像测试技术现场应用导则[S].

[6] 刘 明，闫春雨，冀肖彤,等.电网设备状态检测技术应用典型案例[M]. 北京：中国电力出版社，2014.

Defect Analysis on SF6Leakage of 110 kV GIS Lightening Arrestor

Liu Zhao1,Hu Jia2,Liu Yangyang1,Li Xiaoxi1,Wang Jiao1

(1.State Grid Hebei Electric Power Corporation Baoding Power Supply Branch,Baoding 071000,China;2.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

A SF6leakage defect of an 110 kV GIS lightening arrestor is introduced in this paper.Based on the results of several kinds of on-line tests and experiments,the leakage point has been precisely located and the cause of this defect is discussed and revealed.Additionally,the preventive methods are provided,which have a practical and instructional significance to the safe operation of GIS equipments.

Gas Insulated Switchgear(GIS);lightening arrestor;SF6leakage

TM862

B

1001-9898(2017)05-0035-03

本文责任编辑：齐胜涛