GIS气体泄漏封堵技术 gis气室漏气处理

GIS的气体和水分的检测有哪些要求

GB 50150－2006

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电气装置安装工程

电气设备交接试验标准

14.0.4 密封性试验可采用下列方法进行：

1 采用灵敏度不低于 1×10－6 (体积比)的检漏仪对各气室密封部位、管道接头等处进行检测时，检漏仪不应报警；

2 必要时可采用局部包扎法进行气体泄漏测量。以 24h 的漏气量换算，每一个气室年漏气率不应大于1%；

3 泄漏值的测量应在封闭式组合电器充气 24h 后进行。

14.0.5 测量六氟化硫气体含水量（20℃的体积分数），应符合下列规定：

1 有电弧分解的隔室，应小于 150 μL/L；

2 无电弧分解的隔室，应小于250μL/L；

3 气体含水量的测量应在封闭式组合电器充气 48h 后进行；

运行中的GIS六氟化硫气体泄漏紧急事故处理

在电力系统配电装置中，全封闭式SF6组合绝缘电器因其能量空间密度大、安全可靠性高、绝缘性能优越及其便于实现室内配电等优点得到了广泛应用。而在电力设备的运行过程中，完善的继电保护装置和设备的状态状态检测是必不可少的。此处将结合2009年山东潍坊奎文220KV变电站的春检经历对全封闭式SF6组合绝缘电器运行的一些故障状态和处理方法进行叙述。

奎文变电站结构及其设备简介：室内配电，220KV高压室(楼上）：平顶山高压开关厂GIS，110KV高压室设备(楼下中间）：西安高压电器研究所有限责任公司产品，10KV高压室（楼下南侧）：五洲ABB产品，1主变及通风室（楼下北侧）。

2009春检内容概述：110KV GIS内部气体压力下降，设备低压报警，说明气体年泄露率不达标；110KV GIS,220KV GIS气室微水超标；1主变本体渗油。检修报告有潍坊市供电公司修验场给出。检修任务由潍坊送变电工程公司（未出工程项目保修期，属消缺范畴），厂家和潍坊电业局修验场共同承担。

（一）全封闭式SF6组合绝缘电器内部气室气体压力下降故障分析与预防措施

1、问题：该问题全部出现在由西高所生产的全封闭式SF6组合绝缘电器上，包括多处出线间隔，PT间隔。主要集中在设备上的进线气室和隔离开关气室。

2、故障检测手段：奎文站设备的气体密度标准为断路器气室0.52MPa，其他无断弧功能的气室0.42MPa。当气室气体压力下降时，一方面设备上的气体压力表会出现不合理的下降，即超过国标的气体年泄露率（检测可信度低，主要在于量测误差大，且受到环境温度变化的影响较大）。另一方面，设备可以通过继电保护装置(气体密度继电器）发出遥测和遥信等保护信号，通过后台机可及时监测气体密度。当仪表等机械强度较弱的设备部件损坏导致大量SF6气体泄露时，装设在高压室内的气体报警装置将动作发出报警信号。

3、GIS气体压力不正常可能带来的后果：

（1）SF6气体作为一种高电气绝缘强度的绝缘介质，是设备绝缘的主要组成部分，当气体压力下降时，设备的绝缘强度将随之下降。造成GIS承受过电压的能力下降。当气体压力下降超过一定的阈值后，GIS甚至不能保障工频电压的绝缘强度（由于自动保护装置的作用，除非极端情况，否则不会出现此情况），设备的内部导体将会对设备外壳放电造成接地短路故障。若继电保护装置没有动作及时切除故障部分，则故障可能会发展成为相间故障，造成系统内部震荡和巨大的电动力毁坏电气设备。

（2）SF6气体不仅是设备绝缘的重要组成部分，而且是GIS断路器气室的主要灭弧介质。当断路器气室气体压力下降时，其灭弧能力随之下降、如果断路器气室的气体压力下降超过一定的阈值，气体的灭弧能力严重下降。继电保护装置此时将会闭锁断路器分合功能，造成开关电路能力消失。如果保护装置未闭锁断路器分合功能而此时又发生分合断路器的操作，由于不能在有效的时间和空间里切断电弧，若电弧接触设备外壳，将会造成相应的电气设备故障。

4、相关理论分析：（1）关于SF6气体高气压的分析：，由帕邢定律曲线可知，采用高气压的情况下，气体的密度增大，电子的平均自由程缩短，相邻两次碰撞之间，电子积聚起足够能量的概率减小，即增大了电离的难度使得放电电压升高。（2）采用SF6作为绝缘介质的原因分析：SF6具有很强的电负性，容易吸附活动性较强的电子形成稳定的负性分子，削弱气体的电力过程，提高放电电压；化学性质稳定，具有很高的电气绝缘强度；SF6气体拥有优良的灭弧性能，其灭弧能力是空气的100倍。

5、处理的基本方法：由于采用的策略仍然是预防性的检修。所以方法也比较传统，就是将GIS外壳的漏点找出来，然后将漏点修复即可。在检修过程中，采用传统的包扎法对组合电器漏气气室进行漏点的区域确定，确定区域后用SF6检漏仪探头对出现漏气的区域进行扫描，找出漏点（在基本确认漏点位置的大体情况下，可采用涂抹肥皂泡的方法进一步确认）。漏点主要分布在气室的连接处，用绿色胶带标示（两相通气室的连接处）比较容易发生泄漏。这点从物理上也比较融容易理解，此处金属贴合面出在安装时采用密封圈和密封胶密封，如果密封圈质量不好或密封胶没有涂匀，在或者紧固螺丝所上力矩不均匀，都可能引发漏点的产生和发展。而另一个比较容易发现漏点的地方在于仪表的接口，自封阀的管体连接处。这是由机械结构造成的。另外，在检修过程中，发现在一个气室的电缆终端存在漏点，而又一个气室得筒壁上发现了漏点。发现漏点漏后，对于接口处的漏点往往采用重新紧固，换密封圈等措施即可消除漏点；电缆终端处漏点由于是110KV高压电缆，故要求厂家重新制作电缆终端；对于筒壁上的漏点则找专门的厂家对漏点进行了焊接修复（焊接由专人完成，防止GIS筒壁内侧因高温产生理性变化，造成筒内分解出杂质，严重损坏气室内部绝缘环境）。

6对GIS 漏气故障监测方法及其防止此类故障发生措施的认识和见解。

采用气体密度继电器，将气体密度信号传送到继电保护设备可以视作是一种监测方法。但是这种监测方法有一定的局限性，这主要是因为气体的密度和活动性受温度或震动的影响。特别是断路器气室，动作机构在分合脱扣的瞬间会引发断路器很大的震动；而温度不同时，气体的活动性和膨胀系数也不同。有人指出气体密度继电器的安装位置对测量精确度有一定的影响。我认为，对于气体泄漏的监测，应当着重从以下方面着种种考虑：

（1）考虑外界震动或分合对于测量误差的影响及其纠正这种干扰的方法。最基本的如采用多台断路器下，未动作断路器的相关参量比较。

（2）考虑温度不同时，气体密度和压力的变化，考虑断路器内部气体的在不同位置的温度分布；季节和天气变化时，考虑气体密度分布。

（3）综合其他的信号对漏气进行判断：比如导体通过的电流大小（电阻发热）作为考虑因素；内部发生局部放电情况下，局部放电信号和气体密度信号的综合。当然，这些依赖于信号的处理及其智能化的分析过程。

（4）检测和监测并举的方法：现在已经存在激光摄像式SF6气体泄露检测仪，据说存在很高的灵敏性。从经济性角度，可以作为在线监测的补充。另外，气室的薄弱点也有一定的特点，这就为这种检测手段提供了快速处理的方法。

（5）最为重要的我认为应当是气体快速泄漏可能导致严重故障的情况的诊断，这种诊断必须快速，精确。例如：气体发生快速泄露，导体已经发生放电（温度的变化），而设备又不装备高灵敏性快速动作保护（比如纵连差动保护）的情况。

关于此类故障的预防，我认为集中在以下2个方面：

（1）提高电力系统设备的加工精度，改善GIS设备所采用的材料。如采用超低温度进行电气组装。

（2）提高电气建设和运行人员的作业水准，严格按照完善的规程作业。

（二）全封闭式SF6组合绝缘电器内部气室气体微水超标故障分析及预防措施

1、问题：该问题在西高所所产的110KV GIS中比较严重，而平顶山高压开关厂也有一个间隔的PT气室微水超标。

2、故障监测手段：微水的标准在不同类型的气室有不同的规定，可以参考相关规程。本站由修验场进行检测，通过微水测试仪获得气室的微水情况。从继电保护遥信的配置来看，没有微水量的遥信信号。因此，在本次检修和本站的平常运行中，微水的监测一直采用的是离线的监测方法。（注意：按照规程规定，新注入气体的微水检测应在充气完成后24小时进行）

3、微水超标的危害：常态下，SF6气体有良好的绝缘性能和灭弧性能，而当大气中的水分侵入气室内部或气室筒壁介质中的水分逸出时，SF6气体中的水分会增加。随之带来的后果是气体电气强度显著下降。尤其是断路器这种有电弧存在的气室里， SF6气体在电弧和水分的共同作用下会产生理化反应，最终生成腐蚀性很强的氢氟酸、硫酸和其他毒性很强的化学物质等，对断路器的绝缘材料或金属材料造成腐蚀，使绝缘劣化。另外，当微水严重超标时，甚至会造成导体对筒壁放电，筒壁内侧的沿面闪络。在得不到及时处理的情况下，最终导致电气事故发生。

4、相关理论分析

从设计绝缘的角度考虑，我们希望主设备的绝缘尽量的均匀。而对于SF6气体而言，其优良绝缘性能的充分发挥更是只有在均匀电场中才能得以实现。当气体中含有水分时，由电弧和局部放电激发，SF6热离解产生硫和氟，这些杂质和水分裂解产生的氧气和氢气发生一系列理化反应生成氢氟酸、硫酸和金属氟化物等。这些杂质会腐蚀内侧的筒壁，破坏电场的均匀性，毁坏绝缘。因此，GIS对水分及杂质的控制要求非常严格。

个人的理解：SF6中含有水分时的分析可以借鉴液体电介质的击穿的相关理论，如“小桥理论”分析。水分在内部导致的杂质会在原先近乎均匀绝缘的绝缘结构中构建绝缘的不均匀区域，看起来就像是通向绝缘水平降低的“小桥”，而这个“小桥”区域就是“木桶短板”中的那块短板。

5、微水超标的原因分析：

（1）SF6气体产品质量不合格。即注入设备的新气不合格，这主要是由制气厂对新气检测不严，运输过程中和存放环境不符合要求，存储时间过长等原因造成的。

（2）断路器充入SF6气体时带进水分，这主要是工作人员不按规程和检修操作要求进行操作导致的。

（3）绝缘件带入的水分。厂家在装配前对绝缘未作干燥处理或干燥处理不合格。检修过程中，绝缘件暴露在空气中受潮。

（4）透过密封连接处渗入水分。外界的水分压力比气室内部高。水分从管壁连接等处渗入。

（5）泄漏点渗入水分。充气口、管路接头、法兰处渗漏、铝铸件砂孔等泄漏点，是水份渗入断路器内部的通道，空气中的水蒸气逐渐渗透到设备的内部。

（6）电气安装过程没有按照规程规定的温度和湿度进行。

（7）气体水分吸附剂受潮。这个一般影响较少，因为完好的吸附剂是真空包装的，当发现真空包装发生异常时，这带吸附剂将不在使用。

6、微水超标处理基本方法：将测得微水超标的气室内的气体直接排放到大气中去（按照规程规定，应当通过SF6回收装置回收，但限于回收提纯成本过高而违规操作）；更换吸附

剂（新的完好的吸附剂用真空包装，更换前最好用烤箱加热后再更换）；通过真空泵提取真空直至气室内部负压达到规程标准（由于采用麦氏真空计测真空度，所以不太精准，而真空泵上的真空度仪表示数也不太可信。因此，真空度相对规程规定裕度要大一些。另外，用麦氏真空计测量真空度时，操作要规范，要防止真空计中的水银通过自封阀进入筒内造成绝缘事故）；通过注入干燥氮气的方法对气室进行进一步干燥；再提取真空至达标；注入新的SF6气体（注气时要注意气体品牌，不同厂家的气体尽量不要混充，新气和旧气尽量不要混充）。

7、对GIS 微水超标故障监测方法及其防止此类故障发生措施的认识和见解。

限于自身认识及实践，对GIS 微水超标故障监测方法了解甚浅。而我认：为对GIS微水的在线监测也不过是借鉴类似于变压器油水分检测或者氢冷发电机氢气湿度的检测方法。微水检测，平时的离线检测手段也不过是采用露点仪。将仪器中的检测露点的传感器即湿度传感器装设到设备内部即可实现监测，但是这也存在可行性和经济性的考虑。这些同样依赖于更新的传感器技术的发展和通信技术的进步。

关于此类故障的防范，我认为集中做好以下两点：

（1）提高电器产品及相关产品的生产质量和技术，例如GIS上采用自封充气阀就是一个很好的例子。

（2）提升电力建设人员的作业水平，这点很关键。

（3）提升电网的自动化水平，着重发展电气设备的在线监测技术。

结语：从这次春检过程来看，电力系统的建设与运行必须注意以下几点：1、合理的选择电气产品，在这次检修和运行中，西高所的产品质量相对于四大高压开关厂（沈开，西开。平开，泰开）的产品质量较差；2、提高电力系统作业人员的素质水平，严格管理，很多故障的原因都是由于建设或运行中作业人员违规操作酿成的后果；3、研究电力系统运行过程的故障检测技术，提高电力系统运行的自动化水平。

易燃、毒性气体发生泄漏时，有哪些紧急处置方法？

在运输、储存及使用过程中，由于个别储罐质量低劣，焊接开缝；人员思想麻痹，不按照安全规程进行装卸和充装，随意倾倒残液；阀门损坏或者受机械损坏等，往往造成气体泄漏事故。加之这些气体本身具有易燃性、毒害性，所以一旦泄漏，通常难以及时堵漏而引起爆炸和大面积起火，造成大量人员伤亡和财产损失，甚至殃及四邻带来更大的灾害。通过总结各地堵漏的成功经验，分析并归纳出了七种方法：

1.关阀断气法

关阀断气法是当气体储存容器或者输送管道有泄漏时，迅速找到泄漏处气源的最近控制阀门，关闭阀门，断绝气源，从而防止泄漏的方法。这是在阀门未损坏的条件下一种最便捷、最迅速和最有效的方法。在具体操作时，应当首先了解所漏出的是什么气体，并且根据气体的性质做好相应的人身防护，站在上风方向向储气容器撒冷水冷却、吸收，使之降低温度，然后将阀门旋紧。如果在阀门关闭后泄漏处仍然滞留有雾化的气体时，应当用喷雾水将其驱散，防止雾化的燃气与空气混合达到爆炸浓度范围，遇火源而发生爆炸；防止有毒气体使人员中毒。

2.化学中和法和水溶解法

化学中和法主要是根据所泄漏气体的性质，用能与其发生中和反应的物质发生反应，从而消除泄漏气体的危险性的方法。水溶解法主要是根据所泄漏气体的水溶性，将其在水中溶解，从而消除泄漏气体的危险性的方法。这两种方法在具体操作时，操作人员应当佩戴隔绝式防毒面具。通常对酸性气体泄漏时，可以将气瓶浸入石灰水池中使之中和，以避免作业环境受到污染。因为石灰水不仅可以冷却降温、降压，还可以中和、溶解大量有毒气体，例如氰化氢、氟化氢、二氧化硫及氯气等都是酸性气体，它们都能够与碱性的石灰水起中和作用。如果现场没有石灰水，也可将气瓶浸入清水中。因为大部分气体都有一定的水溶性。当氨气瓶漏气时，最好将气瓶浸入清水池中。这样即可以减少损失，也可以保障人身安全。但氨气泄漏绝不可以浸入石灰水中，因为熟石灰水是碱性物质，氨亦属碱性。石灰水虽有冷却作用，但不能使氨气充分溶解于石灰水中。

3.夹具堵漏法

夹具堵漏法主要是利用专门的夹具进行堵漏的一种方法。主要适用于输送气体的管道及有关的法兰、阀门、弯头及三通等部位或者小型设备的泄漏。它按照夹具的构造及作用原理，主要有顶压堵漏、注胶堵漏、卡箍堵漏、压盖堵漏、捆扎堵漏和引流粘结堵漏等方法，见表9-6。

表9-6　几种夹具堵漏法

4.点燃烧尽法

点燃烧尽法主要是针对可燃气体的，就是当关断阀门断气无效，且在容器、管道的上部或者旁侧泄漏时，在泄漏处的气体还没有达到爆炸浓度之前，迅速将泄漏气体点燃，以防止所漏气体达到爆炸浓度范围遇火源而发生爆炸的方法。这种方法如果运用得好，不失为一种安全有效的方法。例如，2001年11月9日，在石家庄炼油厂至液化石油气储罐总站的液化石油气管道被一挖掘机挖破造成大量液化石油气泄漏，石家庄市特勤大队接警后与液化石油气储罐站合作，首先停止液烃输送，并且将泄漏点相邻的两个阀门关死，请专家在两阀门之间泄漏点的另一端的管道段的适当位置，用风冷机钻钻一孔口，将滞存在两阀门之间管道内的液化石油气卸出，同时将卸出的液化石油气用管道引至安全地点点燃，至燃尽时，将残存在泄漏口附近管沟内的液化石油气用防爆电风扇吹扫干净，经过可燃气体测爆仪测试无爆炸危险时止。整个泄漏处置过程，未造成一人伤亡。此次处置泄漏的成功，进一步证明了采用点燃烧尽法是可行的。

此外，在处置气瓶泄漏时，如果漏出气体已着火，如有可能，应当将毗邻的气瓶移至安全距离以外，并且设法阻止逸漏。但应当注意的是，不得在泄漏气体能够有效封堵之前将火扑灭，否则泄漏的可燃气体就会形成爆炸性混合气体或者使具有毒性的气体聚集，因此在停止逸漏之前应当首先对容器进行冷却，在能够设法有效堵漏时才能将火扑灭。否则，应当大量喷水冷却，以防止气瓶内压力因受热而升高。当其他物质着火威胁气体储器的安全时，应当用大量开花水流喷洒气体储器，使其保持冷却，如有可能，应当将气体储器从火场或危险区移走；对已受热的乙炔瓶，即使在冷却之后，也有可能发生爆炸，故应当冷却至环境温度时的允许压力且不再升高时止；如在水上运输时，可投于水中。

当需要采用点燃烧尽法时，指挥员应当在很短的时间内迅速做出决定，切记不可久拖。拖得时间越长，所造成的危害也就越大，如果超出了一定的时间，当现场气体扩散已达到爆炸浓度范围时就不能再进行点燃。泄漏气体被点燃后，应当再做堵漏和灭火的准备工作。在没有找到有效的止漏办法的情况下，不得将已燃的火扑灭，如果无法有效制止漏气，那就只能让其燃尽为止。但应当及时对火焰能辐射到的容器、管道的受热面进行有效冷却，以防止管道受热而引发爆裂，造成更大的灾害。

5.封冻堵漏法

封冻堵漏法主要是当泄漏液化燃气的容器管阀处于裂缝泄漏时，在泄漏压力较小的情况下，用棉及麻布等吸水性强的材料将裂缝包裹起来并且向布上洒水（不宜用强水流），利用液化燃气的蒸发潜热特性（液化石油气的沸点是-42℃）将水湿后的麻布与裂缝冷冻起来，从而将漏气止住而后进行处理的方法。例如，1997年5月19日，一辆液化石油气槽车行至石家庄市正定县县城内时发现液相阀门漏气，司机立即向当地公安消防机构报警，公安消防大队接警后迅速赶赴现场，指挥员采取果断措施，使用封冻堵漏法进行了有效处理，避免了一场大爆炸的发生。

6.木楔封堵法

木楔封堵法主要是当泄漏是盛装燃气容器的阀门自根部断开时，迅速用木楔在泄漏口用橡皮锤砸紧封堵。这种方法是十分危险的，但阀门从根部断裂时，也只有此种方法有效。例如，1998年的4月16日2时30分，河南省新乡钢厂的一辆满载12t液化石油气的红岩牌槽车被另一辆满载10t液化石油气的斯特太尔槽车牵引着在石家庄市南二环路由西向东穿行南二环铁路地道桥时，由于红岩牌槽车超高，加上道路坎坷不平，车身颠簸，槽车顶部的气相阀门及安全阀从根部被撞断，顿时大量气化的液化石油气外喷，形成了一条几米高的气柱，浓浓的液化石油气迅速向四周弥漫，情况十分危急。地道桥上方正好停放有一节装有60tTNT炸药的车厢和120t其他军用爆炸品的车厢；地道桥东北为居民住宅楼群，地道桥西150m是列车机务段储油量为100m。的加油站，一旦发生爆炸后果不堪设想。当地消防队接警后迅速赶赴现场，指挥员周密部署，立即通知铁路部门，停止一切过往车辆通行，马上将TNT炸药及其他爆炸品车厢牵引至安全地点；对泄漏液化石油气的槽车进行检查，并且设法将未泄漏槽车与泄漏槽车分开，采取安全防护措施；侦察泄漏点，并且设根据泄漏点的情况果断、迅速采取木塞封堵法将泄漏口堵死，一场危及石家庄全市安全的大爆炸得到了避免。此案例充分说明，当盛装气体的容器阀的门从根部断开泄漏时，在没有其他更有效办法的危急情况下，用木楔封堵法是有效而可行的。但同时也说明我国的压力容器安全监察不利。根据有关规定，充装液化燃气容器的液相和气相管的出口应当安装过流阀保护。如该阀在阀门的根部断裂、容器内的液化石油气快速向外泄漏时，会由于流速过快而自动关闭。而我国很多的液化石油气容器没有安装过流阀保护，这些都是教训。

7.注水升浮法

注水升浮法主要是针对液化气体来说的，主要是当液化气体储器处于下部泄漏时，借用已有或临时安装的输水管向容器内注水，利用水与液化气体的密度差（在15℃时丙烷的密度为0.507kg/L；正丁烷的密度为0.583kg/L，均比水轻得多），使容器内的液化气体升浮到破裂口之上，水就会自然沉降于容器的底部，这时破裂口就只能泄漏出水，这样就可以暂时阻止了液化气体的泄漏，也就留出了彻底堵漏（如更换阀门等）的时间。在使用此方法时，为了防止注水过多、压力过大，使液化气体从容器的顶部安全阀处逸出，一般采取边倒液边注水的方法。如果不能从容器的顶部倒液且容器内满液时，可以先从容器的下部倒液至5%～10%时再注水，以免耽误的时间太长，使漏出的气体达到爆炸浓度范围；也可以先在下部漏气暂止时再倒液，这样交替进行，以及早止住漏气、安全倒液为目的。例如，北京市云岗液化石油气储罐站曾经利用此方法成功将一个1000m3液化石油气储罐排污阀冻裂的泄漏堵住，避免了一场液化石油气大爆炸。

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