GIS 现场试验中 SF6 气体检漏试验方法

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气体绝缘开关设备（GIS）作为电力系统的核心设备，凭借其占地面积小、可靠性高、维护工作量少等优势，在各级变电站中得到广泛应用。SF6 气体因其优异的绝缘性能和灭弧特性，成为 GIS 设备的首选绝缘介质。然而，SF6 气体是一种强温室气体，其全球变暖潜能值 (GWP) 是二氧化碳的 23900 倍，且在大气中的寿命长达 3200 年。一旦发生泄漏，不仅会降低设备绝缘性能，危及电网安全运行，还会对环境造成严重影响。因此，在 GIS 设备的安装、运维过程中，SF6 气体检漏试验至关重要，是保障设备安全稳定运行和履行环保责任的关键环节。

一、SF6 气体检漏试验相关标准与规范

SF6 气体检漏试验必须遵循相关国家标准和行业规范，以确保试验结果的准确性和可靠性。目前国内主要执行的标准包括：

《GB 50150-2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准》明确规定了六氟化硫断路器和封闭式组合电器的密封性能检测要求。对于六氟化硫封闭式组合电器，采用局部包扎法进行气体泄漏测量时，以 24 小时的漏气量换算，每个气室年漏气率不应大于 1%，750kV 电压等级的不应大于 0.5%。

DL/T 系列标准，如 DL/T 639 等，对 SF6 气体的检测和处理做出了详细规定，是现场试验的重要依据。

国际标准方面，EN 504020、EN 61508 等对 SF6 气体传感器的性能和应用提出了要求，可作为参考标准。

这些标准为 SF6 气体检漏试验提供了统一的技术要求和判定依据，确保了试验结果的权威性和可比性。

二、SF6 气体检漏试验方法

2.1 传统检漏方法

2.1.1 局部包扎法

局部包扎法是目前应用广泛且精度较高的检漏方法，尤其适用于 GIS 设备的交接试验。其实施程序包括：抽真空检验→充 SF6 气体→泄漏检验三个步骤。具体过程为：在 GIS 经真空检漏并静止 SF6 气体 5 小时后，用塑料薄膜在法兰接口等处包扎，24 小时后进行检测。如果所有包扎薄膜内 SF6 气体的浓度均小于 30ppm，则认为该气室漏气率合格；若某些位置薄膜内 SF6 气体的浓度大于 30ppm，则该气室漏气率不合格。

该方法的优点是操作简单、成本低，能准确定位泄漏点；缺点是工作量大，检测周期长，不适合快速巡检。

2.1.2 检漏仪法

采用灵敏度不低于 1×10^-6（体积比）的 SF6 气体检漏仪，对气室密封部分、管道接头等处进行检测，若检漏仪未发生报警则认为合格。目前市场上的 SF6 检漏仪如 ERUN-PG71S6-SF6 型号，其量程分辨率可精确至 0.01ppm，配备 2.5 寸高清彩屏实时显示数据，精度误差控制在≤±2% F.S. 以内，响应时间快至 T90≤20 秒。

该方法操作便捷，响应迅速，适用于快速排查；但对操作人员的经验要求较高，在强电磁场干扰下可能出现误判。

2.1.3 肥皂水法

肥皂水法是最传统的检漏方法，通过在可能的泄漏点涂抹肥皂水，观察是否产生气泡来判断是否泄漏。该方法简单易行，成本极低，但灵敏度低，只能检测较大的泄漏，且无法定量分析，目前已逐渐被其他方法取代。

2.2 现代激光与红外成像检漏技术

随着科技的发展，激光和红外成像技术在 SF6 检漏中得到广泛应用，实现了非接触、高精度、可视化的泄漏检测。

2.2.1 激光红外成像技术

红相科技推出的 TG80 激光红外成像仪，使用非接触式反向散射 / 吸收气体成像技术，让非可见的 SF6 气体在仪器视频图像中产生对比变化，呈现烟雾状阴影，通过烟雾状阴影的颜色及运动轨迹，确定其泄漏源和移动方向。该技术的主要优势包括：

远距精准定位：30 米外即可精准锁定泄漏点，保障人员安全；

实时可视化成像：气体泄漏以 "热像云图" 形式直观呈现；

便携高效覆盖全场：短时间内即可完成一个开关站的全面扫描，效率提升超 80%；

智能操作：仪器自动调节激光强度，轻松检测。

在某站 LW36-126 断路器 B 相本体顶部上法兰密封面漏气检测中，TG80 在设备不停运情况下成功检出，体现了激光检漏的优势，避免了停电损失和作业风险。

2.2.2 被动红外成像技术

红相科技最新推出的 G640 SF6|NH3 气体检漏红外热像仪，采用制冷型量子阱焦平面探测器，灵敏度为 15mK，能以成像方式准确定位 SF6 及 NH3 泄漏点。其技术突破在于 SF6|NH3 气体探测灵敏度≤0.001ml/s，且具有体积小（重量仅 2.8kg）、多气体兼容的特点。

该技术无需特定背景和激光等辅助光源，支持 SF6、NH3 等 14 种气体的检测，适用于复杂环境下的泄漏检测。在某次例行巡检中，工作人员发现 2 号主断路器 SF6 气体压力表指针异常下降，但传统检漏仪在设备强电磁场干扰下无法准确定位泄漏点，而 G640 的高灵敏度模式成功定位隐蔽在背面的泄漏点。

2.3 在线监测系统

随着电力系统智能化升级，SF6 气体泄漏在线监测系统成为大型 GIS 设备室的重要安全保障措施。ZX-XL601 SF6 气体泄漏在线监测装置采用三级模块化架构设计，为 GIS 设备室构建起全天候立体化安全防护网。

2.3.1 系统架构

前端感知层：搭载瑞士进口双气变送器，集成 SF6/O2 双传感器阵列，支持 0-1500ppm 宽量程检测，配合温湿度复合探头实现环境参数全感知。

数据处理层：A33 四核 Cortex-A7 处理器构建核心运算单元，实现每秒 2000 次数据采样与实时分析。

人机交互层：10.1 寸工业级触控屏搭载智能操作系统，支持多点组态显示与历史数据可视化分析。

2.3.2 核心功能

智能预警体系：三级预警机制（预报警 10ppm、紧急报警用户自定义、缺氧报警 < 18% O2），多模态告警联动（声光报警 + 风机自启 + 远程通信），泄漏定位精度达 ±0.5m。

智慧运维功能：支持 10 万条事件记录（循环存储周期≥5 年），远程控制功能可与 SCADA 系统集成，智能排风支持定时 / 强制 / 联动三种模式。

该系统通过 RS485 总线构建分布式监测网络，单系统可扩展至 256 个监测节点，满足 500kV 变电站等大型场景的部署需求，相比传统检测方式，运维成本降低 60%，事故响应时间缩短至 15 秒。

三、泄漏率计算与合格标准

3.1 泄漏率计算方法

SF6 气体泄漏率通常以年漏气率表示，即设备内部 SF6 气体在一年内的泄漏量与总气体量的百分比。计算方法主要有两种：

压力变化法：通过监测气室内 SF6 气体压力随时间的变化，结合气体状态方程计算泄漏率。该方法适用于封闭气室的整体泄漏评估。

浓度测量法：采用局部包扎法时，根据 24 小时后包扎腔内 SF6 气体浓度，通过公式换算得到年泄漏率。计算公式为：

年漏气率 (%) = (包扎腔内 SF6 浓度 × 包扎体积 ×24×365)/(气室体积 × 气室 SF6 密度 ×24)×100%

3.2 合格标准

根据国家标准和行业规范，SF6 气体泄漏率的合格标准如下：

采用灵敏度不低于 1×10^-6（体积比）的 SF6 气体检漏仪检测时，检漏仪不应报警。

采用局部包扎法时，24 小时后每个包扎腔内 SF6 含量不大于 30ppm（体积比）即为合格。

以年漏气率为判定标准时：

六氟化硫断路器每个气室年漏气率不应大于 0.5%；

六氟化硫封闭式组合电器，一般电压等级设备每个气室年漏气率不应大于 1%；

750kV 电压等级的封闭式组合电器，每个气室年漏气率不应大于 0.5%。

四、现场试验的安全防护措施

SF6 气体虽然化学性质稳定，但在电弧作用下会分解产生有毒气体（如氟化氢、二氧化硫等），且 SF6 气体密度比空气大，易在低洼处积聚，可能导致人员窒息。因此，现场试验必须采取严格的安全防护措施：

检测人员必须佩戴专用防护用品，包括防毒面具、防护手套、防护眼镜等。

检测现场必须保持良好通风，必要时开启强制通风设备，确保空气中 SF6 浓度低于 1000ppm，氧气含量不低于 18%。

采用在线监测系统时，应配置缺氧报警功能，当氧气含量低于 18% 时自动报警并启动通风设备。

检测结束后，应及时回收泄漏的 SF6 气体，避免直接排放到大气中。

检测区域应设置明显警示标志，禁止无关人员进入。

检测人员应接受专业培训，熟悉 SF6 气体的危害及应急处理措施。

五、应用案例分析

5.1 激光红外成像技术在带电检测中的应用

某变电站 LW36-126 断路器 B 相本体顶部上法兰密封面发生漏气，采用 TG80 激光红外成像仪进行检测。该仪器在 30 米外即可清晰显示泄漏气体的烟雾状阴影，准确锁定泄漏点。由于该技术支持带电检测，无需停运设备，避免了停电造成的经济损失，同时保障了检测人员的安全。

5.2 在线监测系统在缺陷处置中的应用

南网超高压天生桥局鲁西换流站曾发生 500kV #4 母线 A 相 13-MDJ3A 气室压力低报警事件。运维人员通过现场设备检查表计和压力监测系统后台数据对比，确认发生 SF6 气体泄漏。由于发现及时，运维人员采用带电在线补气的方式，先将设备 SF6 气体压力充填至正常值，并对漏点采用包扎法进行处理，避免了 GIS 设备因气室 SF6 压力低导致的被迫停运，保障了西电东送 "安全阀" 的稳定运行。

5.3 高灵敏度红外热像仪在复杂环境中的应用

在某次例行巡检中，工作人员发现 2 号主断路器 SF6 气体压力表指针异常下降，但传统检漏仪在设备强电磁场干扰下无法准确定位泄漏点。采用 G640 气体检漏红外热像仪的高灵敏度模式，成功定位隐蔽在背面的泄漏点。检测过程采用零接触远距离操作，避免了人员暴露于危险浓度环境和高空作业风险。

SF6 气体检漏试验是保障 GIS 设备安全稳定运行的关键环节，也是电力行业履行环保责任的重要举措。目前，传统检漏方法（如局部包扎法、检漏仪法）仍在广泛应用，而激光红外成像技术和在线监测系统等现代检测技术的推广应用，显著提高了检漏效率和精度。

未来，随着电力系统智能化水平的不断提升，SF6 气体检漏技术将向以下方向发展：