SF6充气柜漏气故障分析与处理

毛振塔

摘要：分析了六氟化硫（SF6）充气柜的漏气故障产生原因并提出了相应的解决办法，在保证生产的同时能进行检修，为处理同类故障提供参考。

关键词：SF6;充气柜;漏气故障

SF6充气柜作为新型供电设备现在越来越普及，SF6充气柜虽然在出场时会做气密性测试但是还是经常会发生SF6泄漏情况。这使得柜内空气压力下降，不仅严重影响了SF6充气柜的绝缘性能，还给整个SF6充气柜和用电设备的正常运行带来了安全隐患。现针对于此做一些关于SF6充气柜漏气故障的分析，并提出改善措施，以有效地杜绝这样一种问题。

一、SF6充气柜简介

SF6本身作为一种人为制造的惰性气体，化学性能稳定且无色无味无毒。SF6还具有强电负性，它的分子极易吸附自由电子而形成质量大的负离子，SF6还具有较低的离解温度、较好的耐电性能、强大的绝缘能力和强力的灭弧能力等[1]。

SF6充气柜的结构组成主要有母线，断路器，负荷、隔离、接地开关及CT/PT等高压电气元件。将这些元件装在密封箱体中，并充入SF6气体，这个一体式封闭箱作为集成了各种元件和SF6气体设备不仅具有开断、隔离、接地等功能，还由于SF6气体具备强大的绝缘能力、强力的灭弧能力和较好的耐电性能使得此充气柜的安全性和可靠性大大提高[2]。

相较于空气柜，SF6充气柜体积相对较小、重量普遍较轻。SF6气体的绝缘强度较空气高，这导致相同电压等级的SF6充气柜较空气柜的体积可缩小不少。SF6充气柜适应性强，这得益于一体式封闭箱受到环境的影响较小，所以空气潮湿多尘、安装位置狭小、盐渍严重等环境都可以安装SF6充气柜[3，4]。

二、漏气故障分析

随着SF6充气柜的日趋广泛应用，其运行的安全性和可靠性十分重要，虽然其缺陷和隐患在出厂时会被检验和消除，但是SF6充气柜的漏气现象仍旧时常发生，对用电设备的运行造成了相当大的安全隐患。漏气问题是充气柜的关键所在，漏气率低于0.5%则合格，在做SF6充气柜的密封时密封圈的压缩量、寿命及老化都会影响到设备漏气。SF6充气柜的设计寿命长达30年，在使用过程中不免会发生部件老化等问题导致漏气。

SF6气体在放电中产生的副产物有毒且具有腐蚀性，人体吸入会中毒，还会腐蚀箱体，因此SF6充气柜的防漏气技术是十分重要的。目前，SF6充气柜生产企业，采用的是激光焊接技术将充气柜箱体、加强筋、紧固件及套管均进行了全自动化的焊接，以确保其的密闭度。当气室经加工成型后再抽出真空，可以通过向箱体中充氦气来检验气室是否密闭。在SF6充气柜安装处，可以安装SF6检测器的控制系统，能够实时地检测到空气中SF6的含量，SF6一旦泄漏就开始报警，这对环境安全有所保障。

SF6充气柜发生泄漏的可能来源是充气柜的生产工艺合格，充气柜的外壳上有砂眼导致气密性不佳，密封器材不过关;充气柜安装时遭到损坏，充气柜密封错误;充气柜运行中产生振动现象导致充气柜漏氣，密封材料老化导致密封失效等原因。

三、漏气检测及处理方法

1、漏气检测方法

主要检测方法有气泡观察法、气体采集法、抽真空法、卤化物检测法、超声波声速测定法、声波法、气敏半导体法、电化学法、热敏检测法、标记示踪法、湿敏传感器法、紫外线电离法、激光成像法、红外成像法、氦质谱检漏法等

气泡观察法：在漏气的疑似部位外表涂抹水，根据有无气泡来判断是否存在SF6气体泄漏。此法较为简便，精度差，得猜测漏气部位后才能验证。气体采集法：首先确定漏气的疑似部位，在疑似部位采集气体，静置后采用检测仪采集到的气体浓度来判断是否漏气。优点是可以定量检测，缺点是环境影响大。真空法：对未充气的SF6充气柜抽真空再静置规定时间后测定其真空度，若真空度下降则漏气，此法局限于于出厂检测，且不能通电。卤化物检测法：采用铂的“卤素效应”鉴别漏气与否，可以定量但是精度差。超声波声速测定法：控制变量发射超声波测定声速可以转化为气体的浓度从而判断是否漏气，此法受外部环境如震动和噪音影响较大。声波法：在疑似泄漏部位采集气体的样本后测定声音在其中的的传播速度来甄别是否漏气，该法较为简单但不够灵敏且与泄漏的SF6气体浓度有关。气敏半导体法：通过比较气敏半导体吸附空气和采集的气体阻值是否变化来判断是否产生泄漏，此法技术成熟，使用时间长。电化学法：通过传感器检测采集气体的电流来换算成其浓度判断是否漏气，此法检测的精度较高。热敏检测法：通过检测在疑似泄漏部位采集的样本气体通过热阻的阻值换算为SF6气体浓度来实现的，此法检测结果不直观，需要复杂换算分析。标记示踪法：添加标记物对SF6进行标记后测定SF6浓度，此法精度高，但成本较高，且须采用其他物质辅助。湿敏传感器法：原理是泄漏位置的温度和湿度会产生变化，且漏气的速率与其变化程度呈现正相关性，但此法仅仅处于理论层面，缺乏实际应用。紫外线电离法：通过比对采集气体在检测器中的输出波形的滞后与否来分辨是否发生气体泄漏，滞后量越多气体泄漏量也越多，此法直观性强但精度不高。激光成像法：首先确定疑似泄漏部位，对其发射激光，若泄漏，其反向散射激光能量被泄漏的SF6气体吸收导致成像差异，以此判断是否泄漏，此法精度高但也需猜测泄漏部位，且成本较高，实际运用较为不便。红外成像法：原理是SF6气体相较于空气，其红外吸收性更强，采用成像技术成像后可以显示黑雾状，此法精度高，定位准，对于微量的泄漏也能捕捉到。氦质谱检漏法：通过对箱内通入氦气，连接真空箱和检漏仪，若泄漏则可测出。此法精度最高，可靠性高，受环境因素影响较小但也局限于于出厂检测且成本高还需使用氦气等。

2、漏气处理方法

首先判断是否产生漏气，如果产生漏气现象，首先判断漏气原因根据原因来具体分析漏气处理办法。例如在运行中，原因是密封器材出现问题导致漏气，则首先停电，将密封材料更换调并重新密封，再进行开关柜柜体抽真空，按照标准时间静置保压，保压后检测气室有无泄漏，无泄漏后注入 SF6气体静置后完成微水试验[5]。

四、结语

当前，随着社会的进步和经济的快速发展，我国各地区的用电负量均在不断增长，这使得供电可靠性的要求越来越高。SF6充气柜作为配电系统中的主导产品其漏气问题不可忽视，结合具体的故障实例进行分析，总结出合理的处理方式和防范措施是解决问题的关键所在。

参考文献：

[1]李长庚，刘强兴.SF_6充气式开关柜特点分析[J].电工技术，2017（11）：89+91.

[2]周慧东，晁志刚.浅谈SF_6充气柜的柜体设计[J].电气制造，2009（12）：38-39.

[3]王军委，李如壁.中压SF_6充气柜密封性能研究[J].通信电源技术，2020，37（10）：49-50.

[4]独田娃，徐忠秋，季茂芳，周程，陈龙.SF_6全绝缘充气环网柜的技术问题浅析[J].机电工程技术，2013，42（10）：63-65.

[5]张嘉龙.SF_6充气柜漏气故障分析与处理[J].冶金动力，2020（07）：14-15.