对于GIS密封试验方法检测SF6泄漏的分析与改进

对于GIS密封试验方法检测SF6泄漏的分析与改进代敏（珠海市集森电器有限公司）摘要：随着电力事业的大力发展，SF6气体以其优异的绝缘性能和灭弧性能被广泛用于电气设备中，GIS的运行也得到迅猛的发展。但是GIS的泄漏不仅会影响设备的正常运行，更会给检修人员带来身体上及生命上的危害。本文深入探讨了怎样才能够真实的检测GIS装置中SF6气体泄漏情况及年泄漏率的问题。GIS密封试验是检验GIS密封性能是否良好的一项重要试验项目，要求操作方法正确，测试结果准确。本文对目前常用的GIS的密封试验方法进行了分析，并对不完善之处进行了改进，取得了较好的效果。关键词：GIS；密封试验；年泄漏率；SF6泄漏；SF6检测一、概述六氟化硫封闭式组合电器（简称GIS），具有占地少、运行安全可靠、维护方便等优点，其绝缘、灭弧介质为SF6气体，要求具有良好的密封性能。GIS设备安装程序为：基础预埋→间隔机架位置和高层确定→间隔就位→连接母线、操作机构等→控制盘就位→二次配线→充气→SF6气体检漏、水分检查→二次调试→耐压试验等。其中部分工作可以交叉提前进行。GIS的密封性能是检验其可靠性的重要指标，是实现其安全可靠运行的前提条件。GIS经现场安装，应对其拆装对接的每一处密封环节要进行严格的密封试验，如果存在漏点则必须返工处理，直至合格，以保证整个气室的年漏气率符合标准。密封试验是检验GIS安装质量的一项关键工序。操作方法正确，测试结果准确，方可保证GIS在运行中的安全可靠性。二、密封试验方法密封试验是通过检测SF6气体的泄漏量，来判定气室的年漏气率是否合格，控制标准是每一独立气室的年漏气率不大于0.5％；《电气设备交接试验标准》条文说明中提出两种试验方法和控制标准：1、采用灵敏度不低于l×10-6（体积比）的检漏仪对气室密封部分、管道接头等处进行检测时SF6检漏仪未发生报警认为合格。2、采用局部包扎法，待24h后检测每个包扎腔内SF6含量不大于30ppm（体积比）即为合格。目前采用第二种试验方法较为准确，其实施程序是：抽真空检验→SF6气体→泄漏检验。具体过程为：在GIS经真空检漏并静止SF6气体5h后，用塑料薄膜在法兰接口等处包扎，再过24h后进行检测，如果有一处薄膜内SF6气体的浓度大于30ppm，则该气室漏气率不合格。如果所有包扎薄膜内SF6气体的浓度均小于30ppm，则认为该气室漏气率合格。三、国家电力规程中对于GIS检测泄漏的规定开关设备SF6断路器和GISSF6断路器和GIS的试验项目、周期和标准序号项目周期标准说明2SF6气体泄漏交接时、大修后、必要时年漏气率不大于0.5%使用灵敏度不低于1×1、按GB11023方法进行2、对电压等级较高的断路器及GIS，因为体积大可用局部包扎10-6的检漏仪检测各密封面无泄漏。法检漏，每个密封部位包扎后历时24h，测得SF6气体含量（体积比）不大于30×10-6（每个包扎点）3）GIS用金属化物避雷器的试验项目、周期和标准a)避雷器大修时，其SF6气体按以上表的规定b)避雷器运行中的密封检查按以上表的规定c)其它有关项目按以上表中的规定对于110KV及以上SF6电流互感器试验项目实用四、测量实例于2011年1月13日上午10：00使用法国IAC510SF6红外双波定量检漏仪分别到关庄变电站、新区中心变电站、长宁变电站进行了室内110KVGIS开关泄漏检测试验。现场检测数据详见表：关庄变电站序号被检测开关IAC510进口红外双波SF6检漏仪检测情况仪器配合单位：珠海市集森电器有限公司PPMmg/m3开关泄漏位置备注1.室内110KVGIS63409C项进气阀门带电运行中检测（西安中试所检测到的点）2.室内110KVGIS25162连接处带电运行中检测3室内110KVGIS1278进气口连接处带电运行中检测4室内110KVGIS319连接处带电运行中检测新区中心变电站序号被检测开关IAC510进口红外双波SF6检漏仪检测情况仪器配合单位：珠海市集森电器有限公司PPMmg/m3开关泄漏位置备注1.室内110KVGIS55357连接处带电运行中检测2.室内110KVGIS1597连接处带电运行中检测3室内110KVGIS213连接处带电运行中检测4室内110KVGIS319连接处带电运行中检测通过这次现场测试后，能够真实的找到GIS的泄漏点及初步确定泄漏情况，为验算年泄漏率奠定了基础。检测地点：大亚湾核电站技术人员于2012年4月20日上午9：30到达大亚湾核电站，此次技术员携带的是IAC510SF6红外定量检漏仪。当日上午经电气总工带领下及部门其它专工到室内发电机内进行泄漏检测。因为在发电机水电接层部分是充入的SF6气体与氦气混合气体，而且并用氦质谱仪检测过。经过我公司仔细查找，找到5处泄漏，其中两处泄漏严重。为125ppm和110ppm,其它分别为：58ppm、27ppm、25ppm通过这次现场测试后，在场实验2位专工对我公司的仪器表示认同，而且与氦质谱仪所检测的位置完全一致，通过测试对我公司仪器精确度、稳定性和重复性表示肯定与推荐。五、GIS密封试验方法的改进措施1、实施定量检测、验算年漏气率《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程》（DL/T618－1997）中第8．l条提出了密封性试验包括定性检漏和定量检漏两个部分。《电气设备交接试验标准》（GB50150－91）中第13．0．4条也提出采用收集法进行测量时，应以24h的漏气量换算出年漏气率。GIS的定量检漏采用局部包扎法，具体操作方法应符合标准要求，依相关公式计算出每个气室的年漏气率。有了年漏气率，才能提出具体的补气间隔时间，从而保证GIS在运行中密封性良好。2、适当提高密封试验时的SF6气体压力值GIS在常温下做气体密封性试验的状态与实际运行情况并不相符（尤其是户外式GIS）。完善的试验方法是应对GIS做高、低温时的密封试验，但交接试验规程及设备技术条件对此未作规定。考虑到当气室内SF6气体压力增高时其泄漏量也会随之增加，为严格考核密封状况，其试验压力值应高于额定压力值，根据经验高出0.05Mpa为宜。根据SF6气体压力--温度曲线，高于额定压力0.05Mpa相当于环境温度40℃时的气体压力值，这样就可以考核GIS在环境温度增高时的密封状况。长宁变电站序号被检测开关IAC510进口红外双波SF6检漏仪检测情况仪器配合单位：珠海市集森电器有限公司PPMmg/m3开关泄漏位置备注1.室内110KVGIS213连接处带电运行中检测2.室内110KVGIS16连接处带电运行中检测发电机水电接层序号被检测发电机IAC510进口红外SF6检漏仪检测情况PPMmg/m3泄漏位置备注1.被检测发电机125814发电机水电接层严重泄漏2被检测发电机110716发电机水电接层严重泄漏3被检测发电机58378发电机水电接层一般泄漏4被检测发电机27175发电机水电接层轻微泄漏5被检测发电机25163发电机水电接层轻微泄漏3、实施定性检漏，完善预控手段定性检漏作为判断GIS气室漏气与否的一种手段，是定量检漏前的预检。采用检漏仪检漏方法，对气室进行抽真空作为初步的密封检测及排出气室内的水分是必要的步骤，通过抽真空可检测出所有硬性密封环节的漏点。按标准要求对GIS的所有法兰密封面、管路接头处用检漏仪进行检测，能够定性的判断GIS的年漏气率是否超标。4、全面检测，消除漏检之处不论是定性检漏，还是定量检漏，不仅对现场安装有影响的密封面进行检漏，还应对所有工厂组装的密封面、管路接口等处进行全面检漏。施工经验证明：由于出厂检漏不严格而存在漏点的情况是经常发生的。另一方面，对与分、合闸位置有关的密封部位，应分别在分、合闸位置进行密封试验。六、改进后的密封试验方法及实施效果改进后密封试验方法的程序是：抽真空检漏→充SF6气体→SF6检测仪检漏→定量检漏。具体实施要求如下：1、抽真空检漏当GIS气室抽真空到真空度已达到或小于133pa时，在继续抽真空30min后停泵，静止30min后读取真空度A值，再间隔5h后读取真空度B值，如B－A＜133Pa，则认为气室的密封性良好。2、检漏仪检漏用灵敏度1ppm的SF6气体检漏仪沿外壳焊缝、密封面、管路接头、转动密封等部位，用不大于2.5mm/s的速度在上述部位缓慢移动，若SF6检测仪读数为0则认为密封性能良好。3、定量检漏应在气室充SF6气至额定气压24h后进行，要求检漏仪的灵敏度1ppm，测量范围为10-6（体积比）。实施局部包扎法：用0.1mm厚的塑料薄膜按密度部位的几何形状围一圈半，接缝向上，尽可能构成圆形或方形，经整形后用胶带粘贴密封。塑料薄膜与被测品应保持一定的间隙，一般为5mm左右，包扎后经24h测定包扎腔内SF6气体的浓度，应取不同位置四点的平均值。该密封环节的漏气率可用下式计算：F=△C×(V-△V)×P/△tMpa·m3／s式中：F--绝对漏气率，单位时间内的漏气Mpa·m3／s；△C--泄漏气体浓度的测量平均值，ppm△t--测量△C的间隔时间，s△V--被试品与塑料薄膜间所包围的容积，m3P--绝对大气压，为0.1Mpa每个气室的年泄漏率Fy：Fy=F×31.5×10-6/V×(Pr+0.1)×100%/年式中：V--气室内SF6气体的容积，m3Pr--额定SF6气体气压，Mpa，（表计值）在进行以上计算时较难确定的是以下参数：△V：由于被试品与塑料薄膜间所包围的容积是不规则形状，其容积不能直接计算取得，可采用试验的方法，利用其它气体或液体通过流量计向包扎腔室内灌注而取容积数据。V和W：气室内充注SF6，气体的容积和质量，该数据厂方都未提供，可在订货技术条件中要求厂方提供准确数据，还可在充气过程中采用计量方法来取得较准确的数据。4、实施后的效果经采取改进措施后，消除了密封检测结果不准确等缺陷，使检测结果达到了准确可靠的效果，为GIS的安全运行提供了有力的证据。参考文献1、《电力设备交接和预防性实验规程》国家电网公司DL/T596GB50150-20062、《国家电网公司电力安全工作规程(变电站和发电厂部分)》国家电网公司国家电网安监[2005]83号3、华北电力科学研究院。华北电网开关运行报告。1997。74、崔景春，杜产明。1994年全国高压开关工作总结和事故分析。中国电力科学研究院5、华北电科院。第36届国际大电网会议论文集译文[变电站-23]6、中国电机工程学会变电专业委员会、中国电机工程学会，电气设备用SF6气体安全使用与回收利用研讨会2008年5月7、东北电力大学电气工程学院;徐元哲刘县胡智慧周红晶〈SF_6断路器的泄漏检测技术》CNKI:SUN:GDYJ.0.2009-02-0108、刘文清,董凤忠,崔志成;环境污染监测的光学和光谱学技术[J];光电子技术与信息;2002年05期9、王东方;魏庆农;刘世胜;方武;冯巍巍;;高压变电站室内SF_6浓度的红外吸收检测方法研究[J];10、吴亚珍;;SF_6气体泄漏检测方法及报警技术[J];电工技术;2007年04期11、国家标准.GB767472.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备12、国家标准.GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准13、电力行业标准.DL/T618气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程代敏1982年，男，硕士助理工程师，研究方向：气体与光学的关系