SF6开关设备的泄漏问题

  1　SF6开关设备泄漏故障情况

当前SF6开关设备运行中暴露出的泄漏故障主要是液压机构漏油和设备本体漏气。国产设备的泄漏故障率高于*设备。其情况如下：

（1）根据文［1］的统计：1989～1997年，220kV及以上SF6断路器和GIS发生的泄漏故障中，液压机构漏油共80次，其中*设备为8次；设备本体漏气共26次，其中*设备为3次。

（2）据文［2］的统计：*故障中比例*大的是液压机构。1993年北京供电局共处理SF6断路器液压机构漏油15台次。国产SF6断路器的漏气问题很突出，北京供电局所使用的220kVSF6断路器中*1993年度就有11台断路器中的11相本体漏气，全年共补气18次。

（3）据文［3］的统计：1994年SF6断路器共发生49次故障，其中液压机构严重漏油9次，设备本体漏气16次，国产、*设备都存在这一问题。

（4）据文［4］的统计：1988～1995年间国产500kVSF6断路器共发生22次故障，其中主要是密封质量问题，几乎占了故障的一半。

（5）据文［5］，国际大*会议（CIGRE）23－03*工作组曾对11家巴西用户的7个制造厂家的29台GIS进行调查，结果显示：在某些变电站，设备每年的SF6泄漏率*过3％，个别情况可*10％。对于大多数巴西的100～200kV的GIS，则低于但十分接近容许值1％。*在1991～1993年间，在巴西安装的GIS，由于泄漏至少导致5 623kg SF6排放到大气中，这造成了可观的经济损失，并污染了环境。六氟化硫定量检漏仪

另外，据德国一个大型公用事业设施的故障统计，在SF6断路器的主要故障中，驱动机构的故障*过40％，居*位，SF6泄漏以及辅助和二次回路中的故障分别居第二位和第三位。

（6）据文［6］，国际大*会议13－06工作组1988～1990年第二次调查（主要针对SF6断路器）指出：在123kV级断路器的故障中，液压机构占69％，245kV级达63％，在运行中经常出现漏油、漏N2、自卫能力装置失误、电动泵故障等问题。

据文［7］，上述调查还指出：次要故障的2／3是泄漏，即断路器本体漏气、液压机构漏油和气动机构漏气。

2　泄漏发生的主要部位

（1）液压机构的主要漏油部位有：三通阀和放油阀、高低压*、压力表和压力继电器接头以及工作缸活塞杆和贮压筒活塞杆的密封受损处、低压油箱的砂眼处等。

（2）SF6断路器本体的漏气部位有：支柱驱动杆和密封圈划伤处、充气阀密封不良处、支柱瓷套根部有裂纹处、法兰联接处、灭弧室顶盖有砂眼处、三联箱盖板、气体管路接头、密度继电器接口、二次压力表接头、焊缝和密封槽与密封圈（垫）尺寸不配合等处。

（3）GIS的漏气部位有：隔室、*缘子、O型密封圈、开关*缘杆、互感器二次线端子、箱板连接点、气室母管、附件砂眼处和气室伸缩节接口等处。

3　泄漏的后果

（1）对液压机构，漏油会引起短时频繁启泵打压或补压时间过长，阀体大量内渗油会造成失压故障，液压油进入储压筒氮气侧会造成压力异常升高等，这会影响SF6断路器*运行。

（2）对于SF6断路器和GIS，虽然泄漏到大气中的SF6浓度很低，但它在大气中有很长的残存期，并能吸收红外幅射而产生温室效应。此外，频繁补气和SF6气体的大量泄漏，不*影响设备*运行，也影响人身健康。

4　泄漏原因分析

  （1）对液压机构，其主要原因是：

①制造方面：对工作缸、贮压筒活塞杆等动密封结构的设计考虑欠周，元部件*表面粗糙、洁净度差，致使一些杂物（金属颗粒，棉纱等）滞留于密封表面并污染液压油，在机构运转时这些杂物研磨密封圈甚至划伤贮压筒内表面，频繁打压、压力异常升高等故障多数由此引起。

②使用方面：投运前验收不严、不细；露天检修，不能*机构元部件不受污染。

（2）对SF6断路器和GIS，从20余年的运行情况来看，不管是国产还是*设备，都存在SF6气体泄漏的问题。泄漏的原因主要来自制造厂，如铸件有砂眼、焊接处有裂纹、密封槽和密封圈尺寸不配合、密封圈老化、密封圈材质与法兰材质不相容、组装中密封工艺处理不当以及密度继电器存在质量缺陷等。

SF6开关设备同油或空气断路器一样，也是需要进行维护和检修的。文［5］指出，制造商可根据运行时间、操作周期和开断短路电流次数来确定维修间隔，标准维修间隔为12年。现代SF6断路器希望的维修间隔大于20年。水力发电机*是*蓄能发电机断路器由于其操作次数较多，故检修间隔较短。

目前我国检修周期、检修工艺、检修方式、备品备件等问题还都处于摸索阶段，而我国220kV及以上SF6开关设备的运行时间大多已接近12年检修间隔，这在*程度上也造成了泄漏故障的发生。

5　建议

（1）对液压机构，制造厂应改进密封结构设计，**和装配工艺水平，严格外购件进厂后和整机出厂前的质量检验，以进一步*产品的*性。　　*好是采用弹簧机构，因为弹簧机构的突出优点是结构简单、直观、无漏油问题、维护量少、维护费用低，相对其它类型操动机构具有较高的*性。从表1、2可以看到弹簧机构的运行*性明显高于气动机构和液压机构。为此建议尽快推出配220kV、40～50kA自能式SF6断路器的弹簧机构。

此外，使用单位应执行*电力公司1999年8月颁发的《高压开关设备反事故技术措施》

      *液压机构漏油、慢分的规定，在产品质量监督管理方面执行*电力公司1999年8月颁发的《高压开关设备质量监督管理办法》中的规定。 
对一些行之*的措施，如缩短液压机构大修周期、两次大修间隔进行液压油质的过滤、开展液压机构检修车间化等均可借鉴。

（2）对SF6断路器本体和GIS，制造厂除*现有产品的*性外，更应设法减少SF6气体对温室效应的影响。如*断口电压以减少断口数，以东芝公司产品为例，若以双断口断路器为100％，则单断口的充气量可减至约60％，此外GIS在*压领域减少断口数，在高压领域发展三相共箱式、复合或箱式（C－GIS）都可以减少SF6的充气量。

      在产品设计中减少SF6气体使用量的同时，还应在产品的结构中加强密封性，以减少SF6气体的排放量。

文［5］中用户反映，GIS中盆式*缘子和O型圈是泄漏的重要部位，并提出使用不同材质例如EPDM的O型圈来更换*的O型圈及对*的法兰进行*处理以*现用O型圈材质与法兰材质之间的不相容性。为此建议制造厂应开展密封材质的研究，使其使用期不低于20年，此外在使用单位方面应*条件，逐步开展设备的检修工作，并做好SF6气体质量控制、压力和水份含量的监测与管理工作。

参考文献

1　中国电能成套设备总公司，电力工业部电力科学研究院开关所．1989～1997年*电力系统220kV及以上SF6开关设备运行情况．1998．7

2　华北电力科学研究院．华北*开关运行报告．1997．7  

3　崔景春，杜产明．1994年*高压开关工作总结和事故分析．中国电力科学研究院，1995．11

4  500kV断路器运行评述,1997年4月

5  华北电科院.第36届国际大*会议论文集译文(变电站-23).

6  施文耀.试论高压自能式SF6断路器的开发与研制.华通技术,No.1,2000

7  李建基,单压式高压SF6断路器的*性.高压电器技术,No.4,1996六氟化硫定量检漏仪

武汉中试高测电气有限公司，**指定品牌—官方网站：www.xdcjcy.com    www.zs*q.com   

产品参数

测量范围（SF6）： 0.01ppm～500ppm（体积比）
响应时间： 不大于3秒
指示方式： 液晶数字显示和声、光讯号报警 
报警设定范围： 0.01ppm～500ppm（体积比） 
真空泵抽速： 0.5升/秒 
真空管道长度： 4米 
连续工作时间： 不大于4小时 
工作条件 ： 交流电源 220V 50Hz 
环境温度 7℃-40℃ 
相对湿度 不大于85% 
功率：约180W 
整机重量 ：约15Kg

产品简介

 

其原理为：空气中含有的六氟化硫气体浓度变化时，该混合气体在高频电磁场的作用下其电离的程度也将不同，通过检测电离度即可反映六氟化硫浓度。
仪器采用小型真空泵，探头与主机为分体式。具有体积小、重量轻、携带方便、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、探头不会中毒、不产生有毒气体等特点。并有液晶显示气体浓度，使仪器读数更为方便准确。
本仪器新增了报警设定功能，当被测气体浓度大于或等于设定值时，即自行发出报警声。
本设备*于于电力、铁道、电器制造、化工、消*器材以及原子物理科研等部门对充有六氟化硫设备、容器进行检漏，可以*、准确地定性和定量检测。