GIS 現(xiàn)場試驗中 SF6 氣體檢漏試驗方法

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氣體絕緣開關設備（GIS）作為電力系統(tǒng)的核心設備，憑借其占地面積小、可靠性高、維護工作量少等優(yōu)勢，在各級變電站中得到廣泛應用。SF6 氣體因其優(yōu)異的絕緣性能和滅弧特性，成為 GIS 設備的首選絕緣介質。然而，SF6 氣體是一種強溫室氣體，其全球變暖潛能值 (GWP) 是二氧化碳的 23900 倍，且在大氣中的壽命長達 3200 年。一旦發(fā)生泄漏，不僅會降低設備絕緣性能，危及電網(wǎng)安全運行，還會對環(huán)境造成嚴重影響。因此，在 GIS 設備的安裝、運維過程中，SF6 氣體檢漏試驗至關重要，是保障設備安全穩(wěn)定運行和履行環(huán)保責任的關鍵環(huán)節(jié)。

一、SF6 氣體檢漏試驗相關標準與規(guī)范

SF6 氣體檢漏試驗必須遵循相關國家標準和行業(yè)規(guī)范，以確保試驗結果的準確性和可靠性。目前國內(nèi)主要執(zhí)行的標準包括：

《GB 50150-2016 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》明確規(guī)定了六氟化硫斷路器和封閉式組合電器的密封性能檢測要求。對于六氟化硫封閉式組合電器，采用局部包扎法進行氣體泄漏測量時，以 24 小時的漏氣量換算，每個氣室年漏氣率不應大于 1%，750kV 電壓等級的不應大于 0.5%。

DL/T 系列標準，如 DL/T 639 等，對 SF6 氣體的檢測和處理做出了詳細規(guī)定，是現(xiàn)場試驗的重要依據(jù)。

國際標準方面，EN 504020、EN 61508 等對 SF6 氣體傳感器的性能和應用提出了要求，可作為參考標準。

這些標準為 SF6 氣體檢漏試驗提供了統(tǒng)一的技術要求和判定依據(jù)，確保了試驗結果的權威性和可比性。

二、SF6 氣體檢漏試驗方法

2.1 傳統(tǒng)檢漏方法

2.1.1 局部包扎法

局部包扎法是目前應用廣泛且精度較高的檢漏方法，尤其適用于 GIS 設備的交接試驗。其實施程序包括：抽真空檢驗→充 SF6 氣體→泄漏檢驗三個步驟。具體過程為：在 GIS 經(jīng)真空檢漏并靜止 SF6 氣體 5 小時后，用塑料薄膜在法蘭接口等處包扎，24 小時后進行檢測。如果所有包扎薄膜內(nèi) SF6 氣體的濃度均小于 30ppm，則認為該氣室漏氣率合格；若某些位置薄膜內(nèi) SF6 氣體的濃度大于 30ppm，則該氣室漏氣率不合格。

該方法的優(yōu)點是操作簡單、成本低，能準確定位泄漏點；缺點是工作量大，檢測周期長，不適合快速巡檢。

2.1.2 檢漏儀法

采用靈敏度不低于 1×10^-6（體積比）的 SF6 氣體檢漏儀，對氣室密封部分、管道接頭等處進行檢測，若檢漏儀未發(fā)生報警則認為合格。目前市場上的 SF6 檢漏儀如 ERUN-PG71S6-SF6 型號，其量程分辨率可精確至 0.01ppm，配備 2.5 寸高清彩屏實時顯示數(shù)據(jù)，精度誤差控制在≤±2% F.S. 以內(nèi)，響應時間快至 T90≤20 秒。

該方法操作便捷，響應迅速，適用于快速排查；但對操作人員的經(jīng)驗要求較高，在強電磁場干擾下可能出現(xiàn)誤判。

2.1.3 肥皂水法

肥皂水法是最傳統(tǒng)的檢漏方法，通過在可能的泄漏點涂抹肥皂水，觀察是否產(chǎn)生氣泡來判斷是否泄漏。該方法簡單易行，成本極低，但靈敏度低，只能檢測較大的泄漏，且無法定量分析，目前已逐漸被其他方法取代。

2.2 現(xiàn)代激光與紅外成像檢漏技術

隨著科技的發(fā)展，激光和紅外成像技術在 SF6 檢漏中得到廣泛應用，實現(xiàn)了非接觸、高精度、可視化的泄漏檢測。

2.2.1 激光紅外成像技術

紅相科技推出的 TG80 激光紅外成像儀，使用非接觸式反向散射 / 吸收氣體成像技術，讓非可見的 SF6 氣體在儀器視頻圖像中產(chǎn)生對比變化，呈現(xiàn)煙霧狀陰影，通過煙霧狀陰影的顏色及運動軌跡，確定其泄漏源和移動方向。該技術的主要優(yōu)勢包括：

遠距精準定位：30 米外即可精準鎖定泄漏點，保障人員安全；

實時可視化成像：氣體泄漏以 "熱像云圖" 形式直觀呈現(xiàn)；

便攜高效覆蓋全場：短時間內(nèi)即可完成一個開關站的全面掃描，效率提升超 80%；

智能操作：儀器自動調(diào)節(jié)激光強度，輕松檢測。

在某站 LW36-126 斷路器 B 相本體頂部上法蘭密封面漏氣檢測中，TG80 在設備不停運情況下成功檢出，體現(xiàn)了激光檢漏的優(yōu)勢，避免了停電損失和作業(yè)風險。

2.2.2 被動紅外成像技術

紅相科技最新推出的 G640 SF6|NH3 氣體檢漏紅外熱像儀，采用制冷型量子阱焦平面探測器，靈敏度為 15mK，能以成像方式準確定位 SF6 及 NH3 泄漏點。其技術突破在于 SF6|NH3 氣體探測靈敏度≤0.001ml/s，且具有體積小（重量僅 2.8kg）、多氣體兼容的特點。

該技術無需特定背景和激光等輔助光源，支持 SF6、NH3 等 14 種氣體的檢測，適用于復雜環(huán)境下的泄漏檢測。在某次例行巡檢中，工作人員發(fā)現(xiàn) 2 號主斷路器 SF6 氣體壓力表指針異常下降，但傳統(tǒng)檢漏儀在設備強電磁場干擾下無法準確定位泄漏點，而 G640 的高靈敏度模式成功定位隱蔽在背面的泄漏點。

2.3 在線監(jiān)測系統(tǒng)

隨著電力系統(tǒng)智能化升級，SF6 氣體泄漏在線監(jiān)測系統(tǒng)成為大型 GIS 設備室的重要安全保障措施。ZX-XL601 SF6 氣體泄漏在線監(jiān)測裝置采用三級模塊化架構設計，為 GIS 設備室構建起全天候立體化安全防護網(wǎng)。

2.3.1 系統(tǒng)架構

前端感知層：搭載瑞士進口雙氣變送器，集成 SF6/O2 雙傳感器陣列，支持 0-1500ppm 寬量程檢測，配合溫濕度復合探頭實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)全感知。

數(shù)據(jù)處理層：A33 四核 Cortex-A7 處理器構建核心運算單元，實現(xiàn)每秒 2000 次數(shù)據(jù)采樣與實時分析。

人機交互層：10.1 寸工業(yè)級觸控屏搭載智能操作系統(tǒng)，支持多點組態(tài)顯示與歷史數(shù)據(jù)可視化分析。

2.3.2 核心功能

智能預警體系：三級預警機制（預報警 10ppm、緊急報警用戶自定義、缺氧報警 < 18% O2），多模態(tài)告警聯(lián)動（聲光報警 + 風機自啟 + 遠程通信），泄漏定位精度達 ±0.5m。

智慧運維功能：支持 10 萬條事件記錄（循環(huán)存儲周期≥5 年），遠程控制功能可與 SCADA 系統(tǒng)集成，智能排風支持定時 / 強制 / 聯(lián)動三種模式。

該系統(tǒng)通過 RS485 總線構建分布式監(jiān)測網(wǎng)絡，單系統(tǒng)可擴展至 256 個監(jiān)測節(jié)點，滿足 500kV 變電站等大型場景的部署需求，相比傳統(tǒng)檢測方式，運維成本降低 60%，事故響應時間縮短至 15 秒。

三、泄漏率計算與合格標準

3.1 泄漏率計算方法

SF6 氣體泄漏率通常以年漏氣率表示，即設備內(nèi)部 SF6 氣體在一年內(nèi)的泄漏量與總氣體量的百分比。計算方法主要有兩種：

壓力變化法：通過監(jiān)測氣室內(nèi) SF6 氣體壓力隨時間的變化，結合氣體狀態(tài)方程計算泄漏率。該方法適用于封閉氣室的整體泄漏評估。

濃度測量法：采用局部包扎法時，根據(jù) 24 小時后包扎腔內(nèi) SF6 氣體濃度，通過公式換算得到年泄漏率。計算公式為：

年漏氣率 (%) = (包扎腔內(nèi) SF6 濃度 × 包扎體積 ×24×365)/(氣室體積 × 氣室 SF6 密度 ×24)×100%

3.2 合格標準

根據(jù)國家標準和行業(yè)規(guī)范，SF6 氣體泄漏率的合格標準如下：

采用靈敏度不低于 1×10^-6（體積比）的 SF6 氣體檢漏儀檢測時，檢漏儀不應報警。

采用局部包扎法時，24 小時后每個包扎腔內(nèi) SF6 含量不大于 30ppm（體積比）即為合格。

以年漏氣率為判定標準時：

六氟化硫斷路器每個氣室年漏氣率不應大于 0.5%；

六氟化硫封閉式組合電器，一般電壓等級設備每個氣室年漏氣率不應大于 1%；

750kV 電壓等級的封閉式組合電器，每個氣室年漏氣率不應大于 0.5%。

四、現(xiàn)場試驗的安全防護措施

SF6 氣體雖然化學性質穩(wěn)定，但在電弧作用下會分解產(chǎn)生有毒氣體（如氟化氫、二氧化硫等），且 SF6 氣體密度比空氣大，易在低洼處積聚，可能導致人員窒息。因此，現(xiàn)場試驗必須采取嚴格的安全防護措施：

檢測人員必須佩戴專用防護用品，包括防毒面具、防護手套、防護眼鏡等。

檢測現(xiàn)場必須保持良好通風，必要時開啟強制通風設備，確保空氣中 SF6 濃度低于 1000ppm，氧氣含量不低于 18%。

采用在線監(jiān)測系統(tǒng)時，應配置缺氧報警功能，當氧氣含量低于 18% 時自動報警并啟動通風設備。

檢測結束后，應及時回收泄漏的 SF6 氣體，避免直接排放到大氣中。

檢測區(qū)域應設置明顯警示標志，禁止無關人員進入。

檢測人員應接受專業(yè)培訓，熟悉 SF6 氣體的危害及應急處理措施。

五、應用案例分析

5.1 激光紅外成像技術在帶電檢測中的應用

某變電站 LW36-126 斷路器 B 相本體頂部上法蘭密封面發(fā)生漏氣，采用 TG80 激光紅外成像儀進行檢測。該儀器在 30 米外即可清晰顯示泄漏氣體的煙霧狀陰影，準確鎖定泄漏點。由于該技術支持帶電檢測，無需停運設備，避免了停電造成的經(jīng)濟損失，同時保障了檢測人員的安全。

5.2 在線監(jiān)測系統(tǒng)在缺陷處置中的應用

南網(wǎng)超高壓天生橋局魯西換流站曾發(fā)生 500kV #4 母線 A 相 13-MDJ3A 氣室壓力低報警事件。運維人員通過現(xiàn)場設備檢查表計和壓力監(jiān)測系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)對比，確認發(fā)生 SF6 氣體泄漏。由于發(fā)現(xiàn)及時，運維人員采用帶電在線補氣的方式，先將設備 SF6 氣體壓力充填至正常值，并對漏點采用包扎法進行處理，避免了 GIS 設備因氣室 SF6 壓力低導致的被迫停運，保障了西電東送 "安全閥" 的穩(wěn)定運行。

5.3 高靈敏度紅外熱像儀在復雜環(huán)境中的應用

在某次例行巡檢中，工作人員發(fā)現(xiàn) 2 號主斷路器 SF6 氣體壓力表指針異常下降，但傳統(tǒng)檢漏儀在設備強電磁場干擾下無法準確定位泄漏點。采用 G640 氣體檢漏紅外熱像儀的高靈敏度模式，成功定位隱蔽在背面的泄漏點。檢測過程采用零接觸遠距離操作，避免了人員暴露于危險濃度環(huán)境和高空作業(yè)風險。

SF6 氣體檢漏試驗是保障 GIS 設備安全穩(wěn)定運行的關鍵環(huán)節(jié)，也是電力行業(yè)履行環(huán)保責任的重要舉措。目前，傳統(tǒng)檢漏方法（如局部包扎法、檢漏儀法）仍在廣泛應用，而激光紅外成像技術和在線監(jiān)測系統(tǒng)等現(xiàn)代檢測技術的推廣應用，顯著提高了檢漏效率和精度。

未來，隨著電力系統(tǒng)智能化水平的不斷提升，SF6 氣體檢漏技術將向以下方向發(fā)展：