高壓電器設(shè)備SF6氣體氣密性檢測方法探究

李紀(jì)強 田素君

摘要：SF6氣體絕緣強度高，高壓電器設(shè)備多是以這種氣體作為絕緣介質(zhì)的，為保證設(shè)備的可靠運行，設(shè)備不能有明顯的漏氣。SF6氣體泄漏量越小，同時產(chǎn)品外部水蒸氣往內(nèi)部滲透量也越小，產(chǎn)品所充SF6氣體的含水量的增長就越慢。為了保證GIS長期的絕緣與滅弧性能，就要求GIS氣密性能良好，這就需要在出廠試驗時進行檢漏試驗。本文針對如何有效檢測高壓電器設(shè)備氣密性檢測的方法和要點進行探究。

關(guān)鍵詞：高壓電器;氣密性;檢測

一、概述

隨著社會經(jīng)濟和民生水平的不斷發(fā)展提高，電網(wǎng)的容量與負(fù)荷不斷增加，對電網(wǎng)的可靠性也提出了越來越高的要求。GIS設(shè)備作為輸變電設(shè)備的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著控制和保護的作用，對保證電網(wǎng)可靠運行意義重大。因GIS設(shè)備密封性能不良導(dǎo)致的SF6泄露，降低了設(shè)備的氣室內(nèi)SF6氣體壓力，造成了設(shè)備絕緣水平不斷下降甚至出現(xiàn)絕緣擊穿事故，同時產(chǎn)品外部水蒸氣往內(nèi)部滲透造成氣室水分變大，泄露的SF6氣體也是造成全球溫室效應(yīng)的重要因素之一。GIS設(shè)備的氣密性能下降是GIS另一項不可忽視的質(zhì)量問題，GIS設(shè)備在生產(chǎn)制造和現(xiàn)場安裝過程中可能會留下各種微小缺陷，如：密封面劃傷、異物附著、零部件不良等異常。GIS用戶對設(shè)備的氣密性能也尤為關(guān)注，在現(xiàn)場驗收階段和運行階段對GIS進行氣密檢測。本文針對如何有效檢測高壓電器設(shè)備氣密性檢測的方法和要點進行探究。

二、高壓電器氣密性檢測方法

根據(jù)氣密性檢測模式分類，可分為正壓模式和負(fù)壓模式兩種。正壓模式介質(zhì)氣體A充入到被檢測容器里，處于正壓，用儀器檢測容器外圍是否有氣體A。負(fù)壓模式介質(zhì)氣體A噴到被檢測容器外面，用儀器檢測容器里面是否有氣體A。

根據(jù)檢漏方式分類，可分為定性檢漏和定量檢漏兩種。定性檢漏僅作為判斷試品漏氣與否的一種手段，是定量檢漏前的預(yù)檢。 包括探槍檢測、真空保持等方法。定量檢漏檢測出是否漏氣，同時可以計算出漏氣率。包括扣罩法、包扎法及氣壓降法等。

真空保持是通過氣室真空度進行檢測和判定，試品抽真空到真空度為113×10-6MPa，再維持真空泵運轉(zhuǎn)30min后停泵，30min后讀取真空度A，5h后再讀取真空B;如B-A值小于133×10-6MPa，則認(rèn)為密封性能良好。測量真空度可使用麥?zhǔn)险婵毡砘螂娮邮秸婵毡?，如果使用麥?zhǔn)险婵毡硪欢ㄗ⒁夥乐顾y倒吸入測量氣室！

探槍檢測是通過檢測設(shè)備之間測量產(chǎn)品是否有漏氣情況，試品充額定壓力SF6氣體后，且靜置時間不少于12h才可進行定性檢漏。檢漏儀工作正常，在無風(fēng)吹拂的情況下，手拿探槍距試品5mm左右，對電氣設(shè)備的各個密封環(huán)節(jié)、焊縫、鑄件、接頭接合面、法蘭密封、轉(zhuǎn)動密封、滑動密封、表計接口等位置進行緩慢移動，探槍應(yīng)盡量避免接觸試品，吸入灰塵及雜物，與產(chǎn)品易磕碰，導(dǎo)致檢漏儀性能不穩(wěn)定，過程中監(jiān)聽檢漏儀的報警聲音的變化，同時監(jiān)視檢漏儀的濃度讀數(shù)。

定量檢漏是通過檢測泄露氣體的量，并可計算出漏氣率。試品充額定壓力（特殊要求時按要求進行）SF6氣體后，定性檢漏合格后，在環(huán)境底數(shù)基本沒有影響情況下，對試品進行整體扣罩，經(jīng)一定時間后對檢漏罩內(nèi)SF6濃度進行測量，可計算出年漏氣率。高壓電器設(shè)備一般要求扣罩24小時，后檢測罩內(nèi)SF6氣體濃度，根據(jù)氣室容積及檢漏罩的容積計算具體漏氣率。

三、年漏氣率計算方法

1.漏氣率的計算

漏氣率：（Pa.cm3/s）

g=

P（大氣壓強）--105Pa

V（檢漏罩減去試品的容積）—cm3

K（檢漏罩內(nèi)SF6氣體的濃度增加值即K2-K1）—體積比值

t（扣罩收集SF6氣體含量的時間）—s

2.年漏氣重量的計算

年漏氣量：

G=（kg/年）

=SF6氣體密度 6.15kg/m3（latm20℃）

T=1年的小時數(shù) 365日×24h=8760h

V=檢漏罩減去試品的容積m3

K=SF6氣體濃度變化 V/V

t=扣罩或包扎時間 t（h）

3.年漏氣率的計算

① 已知氣室氣體重量年漏氣率：

r= ×100%（%年）

G=年漏氣重量kg

M=該氣室充入SF6氣體重量kg

② 已知氣室體積

Fy=

g——漏氣率

t——一年時間的秒數(shù)，31.5×106s

Vs——試品充氣容積

Pr——試品充氣壓力

Po——環(huán)境大氣壓

四、高壓電器設(shè)備密封性檢測要點

1. 氣密性檢測應(yīng)在產(chǎn)品制造過程中的不同階段可分別進行，從零部件制造、組部件檢測到設(shè)備總裝，越到后端工序發(fā)現(xiàn)漏氣情況其返修成本越高。

2. SF6氣體約是空氣重量的5倍〔SF6氣體的分子量為146.06（g/mol），空氣的分子量為28.966（g/mol）〕，由于SF6氣體是無色、無味、無害的氣體，重量又是空氣的5倍，所以在檢漏罩中操作時要充分注意不要造成缺氧。

3. 產(chǎn)品檢漏重點部位包括對接面、焊縫、鑄件、波紋管、滑動密封、氣連等位置。

4. 對單個密封面或小單元，采用包扎檢漏，判斷最準(zhǔn)確。

5. 配制好標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體的校準(zhǔn)瓶。檢測開始前及檢測完畢，用校準(zhǔn)瓶驗證一下檢漏儀，檢漏儀顯示正常，確認(rèn)本次檢測有效。

6.針對設(shè)備體積較大時，要對罩內(nèi)進行多點檢測，防止罩內(nèi)氣體混合不充分造成漏檢。

7.為了杜絕采購品漏氣問題，降低產(chǎn)品發(fā)生漏氣事故風(fēng)險，筒體的螺紋孔作為緊固檢漏用蓋板使用時，應(yīng)使用空心螺栓，使螺栓孔把上螺栓后仍可與外部保持氣體連通，確保當(dāng)螺紋孔內(nèi)出現(xiàn)微量泄漏時，可準(zhǔn)確檢測。

8. GIS氣密性能在裝配工藝執(zhí)行良好的情況下，GIS密封部位的氣密性能主要受密封圈的壓應(yīng)力、密封帶寬度和密封圈壓縮永久形變3個因素影響，高壓電器設(shè)備開發(fā)時應(yīng)充分驗證氣密的可靠性。

參考文獻

[1]徐國政，張節(jié)容.高壓斷路器原理和應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2000年：1-7.

[2] GB 11023.高壓開關(guān)設(shè)備六氟化硫氣體密封試驗方法.