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如何解決SF6開關或GIS設備的泄漏問題

發布日期:2021-03-03 13:10瀏覽次數:
隨著電力事業的大力發展,SF6 氣體以其優異的絕緣性能和滅弧性能被廣泛用于電氣設備中, SF6氣體開關裝置的運行也得到迅猛的發展。但是SF6開關的泄漏不僅會影響設備的正常運行,更會給檢修人員帶來身體上及生命上的危害。由于SF6氣體無色無味的物理特征,很還容易被檢修人員發現泄漏。,這一問題一直是充SF6氣體開關裝置發展過程中所面對的問題。本文從實例當中深入探討了SF6開關裝置中SF6氣體泄漏情況與如何及時而又真實的發現SF6泄漏并如何有效的進行解決。
 
 
近年來,隨著社會、經濟和開關技術的不斷發展,工程建設的復雜程度加大,開關設備的小型化、免維護、智能化的產品越來越受到青睞。SF6氣體具有良好的絕緣性能,現階段被廣泛應用于高壓開關設備中,在正常工況下,是較為理想的絕緣及滅弧介質。固然SF6開關以較好的絕緣優勢成為高壓開關中的皎皎者。
 
 
SF6開關一旦泄漏就會使SF6開關內部的SF6氣體絕緣性能大大降低,就會在開關內部產生電弧,對開關及聯接設備造成很能很大的破害。同樣SF6氣體對空氣造成嚴重的環境污染。而且SF6在高壓高溫的情況下分解,分解成氟化氫、二氧化硫、四氟化硫、硫化氫等有毒物質會導致肺組織急性水腫,影響肺部氧氣交換,導致缺氧而窒息性死亡。所以如何能夠及時的發現并解決SF6泄漏的問題是刻不容緩。
 
 
一、 SF6開關設備泄漏故障情況
當前SF6開關設備運行中暴露出的泄漏故障主要是液壓機構漏油和設備本體漏氣。國產設備的泄漏故障率高于進口設備。其情況如下:
    (1)1989~1997年,220kV及以上SF6斷路器和GIS發生的泄漏故障中,液壓機構漏油共80次,其中進口設備為8次;設備本體漏氣共26次,其中進口設備為3次。
 ?。?)所有故障中比例最大的是液壓機構。1993年北京供電局共處理SF6斷路器液壓機構漏油15臺次。國產SF6斷路器的漏氣問題很突出,北京供電局所使用的220kVSF6斷路器中僅1993年度就有11臺斷路器中的11相本體漏氣,全年共補氣18次。
 ?。?)1994年SF6斷路器共發生49次故障,其中液壓機構嚴重漏油9次,設備本體漏氣16次,國產、進口設備都存在這一問題。
 ?。?)1988~1995年間國產500kVSF6斷路器共發生22次故障,其中主要是密封質量問題,幾乎占了故障的一半。
 ?。?)國際大電網會議(CIGRE)23-03特別工作組曾對11家巴西用戶的7個制造廠家的29臺GIS進行調查,結果顯示:在某些變電站,設備每年的SF6泄漏率超過3%,個別情況可高達10%。對于大多數巴西的100~200kV的GIS,則低于但十分接近容許值1%。僅在1991~1993年間,在巴西安裝的GIS,由于泄漏至少導致5 623kg SF6排放到大氣中,這造成了可觀的經濟損失,并污染了環境。
  另外,據德國一個大型公用事業設施的故障統計,在SF6斷路器的主要故障中,驅動機構的故障超過40%,居第一位,SF6泄漏以及輔助和二次回路中的故障分別居第二位和第三位。
 ?。?)國際大電網會議13-06工作組1988~1990年第二次調查(主要針對SF6斷路器)指出:在123kV級斷路器的故障中,液壓機構占69%,245kV級達63%,在運行中經常出現漏油、漏N2、自衛能力裝置失誤、電動泵故障等問題。
 ?。?)上述調查還指出:次要故障的2/3是泄漏,即斷路器本體漏氣、液壓機構漏油和氣動機構漏氣。
 
 
二、泄漏發生的主要部位
(1)液壓機構的主要漏油部位有:三通閥和放油閥、高低壓油管、壓力表和壓力繼電器接頭以及工作缸活塞桿和貯壓筒活塞桿的密封受損處、低壓油箱的砂眼處等。
(2)SF6斷路器本體的漏氣部位有:支柱驅動桿和密封圈劃傷處、充氣閥密封不良處、支柱瓷套根部有裂紋處、法蘭聯接處、滅弧室頂蓋有砂眼處、三聯箱蓋板、氣體管路接頭、密度繼電器接口、二次壓力表接頭、焊縫和密封槽與密封圈(墊)尺寸不配合等處。
 ?。?)GIS的漏氣部位有:隔室、絕緣子、O型密封圈、開關絕緣桿、互感器二次線端子、箱板連接點、氣室母管、附件砂眼處和氣室伸縮節接口等處。
 
 
三、 泄 漏 的 后 果
 ?。?)對液壓機構,漏油會引起短時頻繁啟泵打壓或補壓時間過長,閥體大量內滲油會造成失壓故障,液壓油進入儲壓筒氮氣側會造成壓力異常升高等,這會影響SF6斷路器安全運行。
(2)對于SF6斷路器和GIS,雖然泄漏到大氣中的SF6濃度很低,但它在大氣中有很長的殘存期,并能吸收紅外幅射而產生溫室效應。此外,頻繁補氣和SF6氣體的大量泄漏,不僅影響設備安全運行,也影響人身健康。
 
四、 泄漏原因分析
(1)對液壓機構,其主要原因是:
①制造方面:對工作缸、貯壓筒活塞桿等動密封結構的設計考慮欠周,元部件加工表面粗糙、潔凈度差,致使一些雜物(金屬顆粒,棉紗等)滯留于密封表面并污染液壓油,在機構運轉時這些雜物研磨密封圈甚至劃傷貯壓筒內表面,頻繁打壓、壓力異常升高等故障多數由此引起。
 ?、谑褂梅矫妫和哆\前驗收不嚴、不細;露天檢修,不能確保機構元部件不受污染。
  (2)對SF6斷路器和GIS,從20余年的運行情況來看,不管是國產還是進口設備,都存在SF6氣體泄漏的問題。泄漏的原因主要來自制造廠,如鑄件有砂眼、焊接處有裂紋、密封槽和密封圈尺寸不配合、密封圈老化、密封圈材質與法蘭材質不相容、組裝中密封工藝處理不當以及密度繼電器存在質量缺陷等。
   SF6開關設備同油或空氣斷路器一樣,也是需要進行維護和檢修的。文[5]指出,制造商可根據運行時間、操作周期和開斷短路電流次數來確定維修間隔,標準維修間隔為12年?,F代SF6斷路器希望的維修間隔大于20年。水力發電機特別是抽水蓄能發電機斷路器由于其操作次數較多,故檢修間隔較短。
  目前我國檢修周期、檢修工藝、檢修方式、備品備件等問題還都處于摸索階段,而我國220kV及以上SF6開關設備的運行時間大多已接近12年檢修間隔,這在一定程度上也造成了泄漏故障的發生。
 
五、實驗證明現目前常用的檢測SF6的方法有以下五種:
1、電化學技術(TGS830、TGS832)費加羅傳感器或鹵素氣體傳感器
 
2、高壓擊穿技術
 
3、紅外光譜技術(IAC510)
 
4、電子捕獲ECD原理
 
5、真空電離法
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