一种SF6设备带电检测辅助装置的应用研究

吴花 曾晗 李伟

（1.国网江西省电力公司检修分公司 2.中国矿业大学）

一种SF6设备带电检测辅助装置的应用研究

吴花1 曾晗1 李伟 2

（1.国网江西省电力公司检修分公司 2.中国矿业大学）

本文针对目前SF6设备在检测中逆止阀容易出现的问题，提出了一种SF6设备带电检测辅助装置。该装置采用两级阀加三通器的结构，通过两级阀的依次接入使得逆止阀开闭的过程都处于密闭状态，减少了与外部环境的接触。该装置可以广泛应用于SF6设备带电检测。

SF6设备；带电测试；辅助装置

0 引言

SF6是一种绝缘介质，其绝缘强度为空气绝缘强度的2.33倍，SF6灭弧能力达到了空气灭弧能力的100倍，因此，它常常用于充当断路器的灭弧介质。随着科技的迅速发展，气体绝缘组合电器设备（GIS）技术愈来愈成熟，SF6的应用已经不仅仅限定在断路器灭弧功能，还广泛应用于电力系统中各类充气设备。SF6绝缘设备在系统中所占的份额越来越大，因此，这些设备的运行状况将影响到电网的安全稳定运行。

SF6依靠其充气密度，即气体压力和气体的高纯净度以达到其强大绝缘和灭弧能力。为保证电网主设备运行的安全性和电网运维人员的人身安全，设备运维管理部门必须依据《SF6电气设备中气体管理和检测导则》（GBT_8905—2012）中的规定对SF6气体的质量以及SF6气体绝缘设备的密封情况进行检测［1］。《输变电设备状态检修试验规程》（Q/GDW168—2008）中规定在一个检修周期内应对SF6气体绝缘设备进行气体湿度测试和组分测试。

SF6充气设备的气体湿度与组分测试一般有两种方法，停电检测法与带电检测法。停电检测即配合设备停电检修的工作对SF6充气设备的气体湿度与组分进行检测。该方法安全可靠但两次测试间隔较长，目前，在部分省份未开展带电检测，而采用停电检测法。带电检测SF6充气设备的气体湿度与组分，在电气设备的运行状态下，通过专门的SF6气体湿度检测仪和气体组分测试仪，检测该SF6充气设备在当前时刻下的运行状态，该方法适用于发现运行中电气设备所存在的故障隐患。该方法在设备正常运行的情况下检测，不需停电，依据设备运行状况灵活安排检测周期，便于及时发现设备的隐患，了解隐患的变化趋势等。因此，带电检测将是电网检测技术未来的发展方向［2］。

目前我省对运行中的SF6设备主要采用停电测试方法，停电测试方法可靠性高，但停电检测不能及时监测设备运行情况，停电对电网稳定运行也造成一定的影响。2014年国网公司下发的《输变电设备状态检修试验规程》中，已明确要求带电测试SF6绝缘设备中的SF6气体湿度、组分。

1 SF6设备的检测项目

1.1•SF6湿度测试

带电测试SF6充气设备中的湿度己经多年，也制定了相关的过程规范，发现过相当多湿度不合格的情况。比对停电状态的湿度测试，与带电检测数据基本吻合，为检修单位合理安排检修提供了依据。湿度不合格主要原因是安装时没有严格按照安装工艺流程［3］。

运行中的SF6气体微水标准：有灭弧室的气室为300×10-6，无灭弧室的气室为500×10-6。SF6气体微水含量过高易造成绝缘子或其他绝缘件闪络等故障。微水含量过高产生的主要原因是通过密封件泄露而渗入的水份进入到SF6气体中，经连续运行，气体中含水量持续上升。水的渗透力极强，因为外部水蒸汽分子等效分子半径是SF6分子的0.7 倍，且大气中水蒸汽分压力通常为设备中水份分压力的数十倍，其至数百倍，在这一压力作用下，大气中的水份会逐渐透过密封件进入到气体绝缘设备中。

1.2 •SF6气体组分分析

•SF6气体组分分析是 SF6充气设备的一种非电量检测方法，当 SF6充气设备内部发生局部放电或其他放电性故障时，可引起 SF6分解，生成SOF2、HF、SO2、H2S等低氟化物和硫化物。检测 SF6气体组分可推断出设备内的放电情况。目前在IEC 和DL/596—1996《电气设备预防性试验规程》中已制定了 SF6运行中的含水量和泄漏标准，但分解产物国内还未制订相关标准， 仅IEC 与CIGRE有导则和推荐值。CIGRE（国际大电网会议）对总的分解物浓度的推荐值为500～2000μL/L，作为是否超标的依据。目前，国网系统内设定SO2和H2S 含量在运行设备中的标准，SO2含量不大于1.0μL/L，H2S 含量不大于0.5μL/L。通过检测SF6组分含量，判断设备的受污染程度、潜伏性故障及内部故障的位置，是检测SF6电气设备内部早期潜伏性故障的有效手段。

2 SF6设备带电检测辅助装置原理

目前 SF6充气设备的检测接头一般采用弹簧式逆止阀结构，该类型逆止阀的开启压力约为1.2MΡa，弹簧行程约7～10mm，这种结构简单，应用弹簧被压缩之后的力量将小钢珠紧紧压在阀门处，即可防止气室内的 SF6气体泄漏。

传统的 SF6充气设备的逆止阀虽然简洁方便，但是在多次检测之后由于逆止阀暴露在外部环境中，阀门口处的钢珠容易沾染杂物，或是气体在阀口周围产生的湍流使得阀门处无法密闭，造成 SF6气体大量泄漏。因此，在对运行中的设备进行 SF6气体测试时会存在潜在的风险。鉴于上述隐患，本文在现有减压阀结构的基础上提出一种转接接头，接头包含两个串联的阀门（一级阀和二级阀）、三通器及气压表。一级阀用于连接设备上的逆止阀，在逆止阀与二级阀之间形成一个密闭的腔体，减少外部因素对逆止阀口的影响。二级阀用于开启逆止阀， 二级阀尾部与三通器相连。三通器处安装气压表，用于监测二级阀处流出气体的气压。三通器另两处接口分别用于连接测试仪器以及泄压。其结构如下图所示。

图 转接接头结构示意图

图中，1为三通阀本体，其中11为两级自封阀门接口、12为与密度表接口、13为与测试仪器接口；2为一级自封阀；3为二级自封阀；5为待检测六氟化硫充气设备；6为标准密度表；7为测试仪器；图中A部分为两级自封阀门，11为三通阀与两级自封阀门接口、41为与设备逆止阀连接端口，42、43为一、二级自封阀门连接端口；51为设备逆止阀。

使用时，将接头主体二级阀退至一级阀底部，再将一级阀与设备上的自密封接口连接，关闭充气球阀手柄和泄压阀，然后将二级阀顺时针旋转，拧入一级阀，检查压力表压力，当压力表压力与设备压力一致时，表明此时设备自封接头阀芯已打开，一旦二级阀进到位，阀芯将全部打开。此时将充气球阀手柄打开，检查连接管道及各接口、阀门是否密封。最后连接到各类检测仪器在仪器上控制流量进行检测试验作业。

当仪器检测试验完成后，先将充气球阀手柄关闭拆除管路，然后退出接头二级阀，慢慢打开泄压阀，同时检查压力表的压力情况，压力迅速归零，表明设备自密封接头已经完全关闭，然后再退出一级阀，完成检测作业。一旦压力表的指示没有变化同时听到泄压阀“嗤嗤”声，迅速关闭泄压阀，此时说明设备自封接头没有完全关闭 ，在此情况下，只要再次通过二级阀将设备自封接头进退动作一次，可保证设备自封接头完全关闭。当设备自封接头完全关闭后，拆卸一级阀，检测试验完成。如若自封接头顶针不回位自封接头无法自封可先将接头留在设备上，设备继续运行。待处理好自封接头后取下接头。

该转接接头同样可以用于 SF6充气设备的补气作业。

3 结束语

在SF6充气设备的带电检测中应用专用的带电检测辅助装置，可以使得带电设备状态检测的手段多样化，能够更好地监测设备状态，摒弃了传统的微水测试、组分测试中需要将被测SF6充气设备进行停电的问题。对健康的设备可以推迟停电检修周期或是完全不需停电处理，既可以确保设备的安全健康运行，大大提高了设备的可靠性，也能保证检修人员的人身安全。

[1] SF6电气设备中气体管理和检测导则[S].

[2] 张仁豫,陈昌渔,王昌长.高电压试验技术［M］.北京：清华大学出版社,2003.

[3] 陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M]．北京：中国科学技术出版社,2001.

2015-10-15）