在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,電力行業(yè)溫室氣體排放管控力度持續(xù)升級(jí),SF6氣體檢漏儀作為管控六氟化硫泄漏的核心檢測設(shè)備,其規(guī)范應(yīng)用對(duì)降低電網(wǎng)碳排放、保障GIS設(shè)備安全運(yùn)行具有關(guān)鍵作用。六氟化硫的全球變暖潛能值(GWP)為二氧化碳的23500倍,大氣壽命長達(dá)3200年,是《京都議定書》明確管控的六大溫室氣體之一。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力工業(yè)運(yùn)行分析報(bào)告》數(shù)據(jù),截至2024年底,我國在運(yùn)GIS設(shè)備總?cè)萘客黄?.3億kVA,年充裝SF6氣體總量約1200噸,若泄漏率控制在0.05%以下,每年可減少碳排放約1410萬噸CO?當(dāng)量,減排效益顯著。本文基于現(xiàn)行*、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及一線運(yùn)維實(shí)踐,系統(tǒng)梳理SF6氣體檢漏儀的應(yīng)用場景、操作流程、故障處理及運(yùn)維要求,為電力行業(yè)開展GIS SF6泄漏檢測作業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)參考。
SF6氣體檢漏儀的應(yīng)用場景覆蓋GIS設(shè)備全生命周期,所有涉及SF6氣體密封性能驗(yàn)證的環(huán)節(jié)均需開展對(duì)應(yīng)檢測作業(yè),核心場景可分為四類。
第一類是GIS設(shè)備安裝交接驗(yàn)收?qǐng)鼍啊8鶕?jù)《GIS設(shè)備現(xiàn)場安裝及驗(yàn)收規(guī)范》(DL/T 617-2010)要求,GIS設(shè)備安裝完成后需對(duì)所有密封面、氣室接口開展*檢漏,泄漏率需≤1×10^-6 Pa·m3/s方可通過驗(yàn)收,是保障設(shè)備投運(yùn)后密封性能的核心關(guān)卡。2025年*電網(wǎng)基建項(xiàng)目數(shù)據(jù)顯示,安裝階段開展規(guī)范檢漏的GIS設(shè)備,投運(yùn)后3年內(nèi)的泄漏故障發(fā)生率比未規(guī)范檢測的設(shè)備低72%。
第二類是預(yù)防性試驗(yàn)場景。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)要求,110kV及以上電壓等級(jí)GIS設(shè)備每1-3年需開展一次SF6泄漏檢測,220kV及以上核心站的GIS設(shè)備每年需開展一次泄漏巡檢,及時(shí)發(fā)現(xiàn)密封件老化、法蘭松動(dòng)等隱患。
第三類是故障排查場景。當(dāng)GIS氣室出現(xiàn)壓力異常下降、SF6分解物超標(biāo)等問題時(shí),需采用SF6氣體檢漏儀開展定點(diǎn)檢測,定位泄漏位置并評(píng)估泄漏程度,為設(shè)備檢修提供數(shù)據(jù)支撐。中國電力科學(xué)研究院2025年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,GIS設(shè)備運(yùn)行故障中23%與SF6泄漏相關(guān),快速準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)可將故障處理時(shí)長縮短60%以上。
第四類是設(shè)備退役與回收?qǐng)鼍啊IS設(shè)備退役拆解前需對(duì)殘留SF6氣體進(jìn)行徹底檢測,確認(rèn)氣室內(nèi)部SF6濃度≤100μL/L后方可開展拆解作業(yè),避免SF6氣體直接排放到大氣中,符合《電力行業(yè)溫室氣體排放控制行動(dòng)方案》(*能源局2024年發(fā)布)中SF6回收利用率達(dá)到99%以上的要求。
不同場景對(duì)SF6氣體檢測方法的精度要求存在差異,安裝交接和故障排查場景需采用定量檢測方法,巡檢場景可采用定性檢測方法,具體選型需結(jié)合作業(yè)需求確定。
正式開展檢測作業(yè)前,需完成SF6氣體檢漏儀的合規(guī)性檢查、環(huán)境適配性檢查及設(shè)備自檢三項(xiàng)工作,所有檢查項(xiàng)合格后方可入場作業(yè),檢測作業(yè)的合規(guī)性需符合《高電壓測試設(shè)備通用技術(shù)條件 第6部分:六氟化硫檢漏儀》(DL/T 846.6-2018)的相關(guān)要求。
首先開展設(shè)備資質(zhì)與性能檢查。需確認(rèn)SF6氣體檢漏儀處于計(jì)量檢定有效期內(nèi),檢定證書的校準(zhǔn)參數(shù)需覆蓋示值誤差、響應(yīng)時(shí)間、重復(fù)性三項(xiàng)核心指標(biāo),其中示值誤差需≤±10%,響應(yīng)時(shí)間≤2秒,重復(fù)性≤2%。針對(duì)GIS SF6泄漏檢測作業(yè),選用的六氟化硫檢漏儀*小檢測靈敏度需不低于1μL/L,高靈敏度檢測檔位的檢測范圍需覆蓋0.01μL/L-100μL/L,滿足微泄漏的檢測需求。若需同步完成SF6氣體濕度、分解物等多參數(shù)檢測,可選用司南SF6綜合測試儀開展一體化作業(yè),減少現(xiàn)場設(shè)備搬運(yùn)成本,提升檢測效率。
其次開展作業(yè)環(huán)境檢查。現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境溫度需控制在-10℃至40℃之間,相對(duì)濕度≤85%,現(xiàn)場風(fēng)速≤3m/s,若風(fēng)速超過3m/s需采用擋風(fēng)裝置或選擇無風(fēng)時(shí)段開展檢測,避免氣流對(duì)檢測結(jié)果造成干擾。同時(shí)需確認(rèn)現(xiàn)場無其他含氟氣體、鹵素類氣體排放源,若近期現(xiàn)場開展過SF6充氣、補(bǔ)氣作業(yè),需先開啟通風(fēng)裝置15分鐘后再開展檢測,避免環(huán)境殘留氣體造成假陽性報(bào)警。
*后開展設(shè)備開機(jī)自檢。接入電源或確認(rèn)設(shè)備電池電量≥80%后開機(jī)預(yù)熱3-5分鐘,在潔凈空氣中完成零點(diǎn)校準(zhǔn),零點(diǎn)漂移需≤±1μL/L。校準(zhǔn)完成后采用濃度為10μL/L的SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體開展跨度驗(yàn)證,示值誤差在±10%范圍內(nèi)方可開展作業(yè),若誤差超出范圍需重新校準(zhǔn)或更換設(shè)備。
SF6檢漏原理的差異決定了不同設(shè)備的適用場景,當(dāng)前主流SF6檢漏原理可分為三類,分別對(duì)應(yīng)不同的檢測需求。第一類是負(fù)電暈放電原理,利用SF6分子的強(qiáng)電負(fù)性捕獲電暈區(qū)自由電子,通過電暈電流的變化定量測算SF6濃度,該原理的設(shè)備成本較低、響應(yīng)速度快,適合現(xiàn)場巡檢和定性檢測,是當(dāng)前便攜式SF6氣體檢漏儀的主流技術(shù)路線;第二類是紅外激光吸收光譜原理,利用SF6分子在10.6μm波長處的特征吸收峰,通過激光強(qiáng)度衰減程度定量計(jì)算SF6濃度,該原理的檢測精度高、抗干擾能力強(qiáng),適合定量檢測和微泄漏定位,符合《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測導(dǎo)則》(IEC 60480-2019)的高精度檢測要求;第三類是熱導(dǎo)式原理,利用SF6與空氣的導(dǎo)熱系數(shù)差異檢測濃度,檢測靈敏度較低,目前僅應(yīng)用于SF6濃度超限報(bào)警場景。
基于主流的SF6檢漏原理,現(xiàn)行SF6氣體檢測方法可分為定性檢測和定量檢測兩大類,其中定性檢測包括噴吹法、包扎法,定量檢測包括累積法、壓力降法。GIS SF6泄漏檢測的標(biāo)準(zhǔn)操作流程可分為四個(gè)步驟,各步驟需嚴(yán)格遵循現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。
第一步是全域初檢。采用便攜式負(fù)電暈原理SF6氣體檢漏儀對(duì)所有檢測部位進(jìn)行掃查,檢測范圍包括法蘭密封面、氣室焊縫、壓力表接口、穿墻套管、操作機(jī)構(gòu)密封處等所有可能出現(xiàn)泄漏的位置。掃查過程中探頭移動(dòng)速度≤2cm/s,探頭距離被測表面的距離≤1cm,若出現(xiàn)報(bào)警需停留3-5秒確認(rèn)報(bào)警有效性,對(duì)疑似泄漏點(diǎn)做好標(biāo)記。初檢過程中需避免探頭接觸設(shè)備表面的油污、粉塵,防止造成探頭堵塞。
第二步是定點(diǎn)復(fù)檢。對(duì)初檢標(biāo)記的疑似泄漏點(diǎn),采用紅外激光原理六氟化硫檢漏儀開展復(fù)檢,排除環(huán)境殘留氣體、其他含氟氣體的干擾。復(fù)檢時(shí)將探頭對(duì)準(zhǔn)疑似泄漏點(diǎn),距離被測表面5-10cm,連續(xù)檢測10秒,若示值持續(xù)超過背景值2倍以上,可確認(rèn)為泄漏點(diǎn)。針對(duì)大面域的疑似泄漏區(qū)域,可采用紅外成像型SF6氣體檢漏儀開展遠(yuǎn)距離掃描,快速縮小泄漏范圍。
第三步是定量檢測。對(duì)確認(rèn)的泄漏點(diǎn)采用累積法開展定量檢測,用已知體積的密封罩將泄漏點(diǎn)完全密封,密封1小時(shí)后采集罩內(nèi)氣體樣本,檢測SF6濃度后按照公式Q=ΔC×V/t計(jì)算泄漏率,其中ΔC為密封罩內(nèi)SF6濃度增量,V為密封罩體積,t為密封時(shí)間。若泄漏率≤1×10^-6 Pa·m3/s則符合標(biāo)準(zhǔn)要求,若超出閾值需對(duì)密封部位進(jìn)行處理。針對(duì)整氣室的泄漏率評(píng)估,可采用壓力降法,在氣室溫度穩(wěn)定的條件下,間隔24小時(shí)檢測氣室壓力變化,扣除溫度影響后計(jì)算年泄漏率。
第四步是數(shù)據(jù)記錄與歸檔。完整記錄檢測時(shí)間、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、檢測設(shè)備編號(hào)、檢測部位、泄漏濃度、泄漏率等參數(shù),生成規(guī)范的檢測報(bào)告,報(bào)告需包含檢測人員、審核人員簽字,同步錄入電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)歸檔,作為設(shè)備運(yùn)維、狀態(tài)評(píng)價(jià)的依據(jù)。
SF6氣體檢漏儀現(xiàn)場作業(yè)過程中,受環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)等因素影響,易出現(xiàn)三類常見問題,可根據(jù)故障原因采取對(duì)應(yīng)解決措施。
第一類問題是檢測示值偏高,出現(xiàn)假陽性報(bào)警。該問題的核心誘因包括三點(diǎn):一是作業(yè)環(huán)境中存在SF6殘留氣體,比如附近近期開展過充氣、補(bǔ)氣作業(yè),或相鄰氣室存在泄漏導(dǎo)致環(huán)境中SF6濃度偏高;二是現(xiàn)場存在其他含氟氣體干擾,比如制冷劑泄漏、含氟絕緣材料揮發(fā)等,負(fù)電暈原理的設(shè)備對(duì)鹵素類氣體均有響應(yīng),易出現(xiàn)誤報(bào)警;三是設(shè)備放電室或傳感器存在殘留SF6,上次作業(yè)接觸過高濃度SF6后未充分吹掃,導(dǎo)致零點(diǎn)偏高。針對(duì)該問題的解決方法為:首先在潔凈空氣中重新校準(zhǔn)零點(diǎn),確認(rèn)背景值正常;其次對(duì)疑似泄漏點(diǎn)采用清潔空氣吹掃30秒后再開展檢測,若吹掃后示值恢復(fù)正常則為環(huán)境干擾;若仍持續(xù)報(bào)警,可更換紅外激光原理的六氟化硫檢漏儀開展交叉驗(yàn)證,紅外原理的設(shè)備僅對(duì)SF6分子有響應(yīng),可排除其他氣體的干擾。根據(jù)DL/T 846.6-2018要求,SF6氣體檢漏儀每次作業(yè)后需用潔凈空氣吹掃探頭3分鐘以上,避免殘留氣體影響下次檢測精度。
第二類問題是檢測靈敏度下降,微泄漏無法檢出。該問題的核心誘因包括三點(diǎn):一是探頭過濾膜堵塞,現(xiàn)場粉塵、油污附著在過濾膜上,阻礙SF6分子進(jìn)入傳感器;二是設(shè)備校準(zhǔn)過期,傳感器發(fā)生漂移導(dǎo)致靈敏度下降;三是傳感器中毒,長期接觸高濃度SF6或腐蝕性氣體,導(dǎo)致傳感器性能衰減。針對(duì)該問題的解決方法為:首先更換探頭過濾膜,用潔凈空氣吹掃探頭內(nèi)部1分鐘后重新測試;其次采用10μL/L的SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體開展跨度校準(zhǔn),調(diào)整靈敏度參數(shù)至示值誤差在±10%范圍內(nèi);若校準(zhǔn)后靈敏度仍達(dá)不到要求,需更換傳感器或送計(jì)量機(jī)構(gòu)檢修。按照《六氟化硫檢漏儀校準(zhǔn)規(guī)范》(JJF 1639-2017)要求,SF6氣體檢漏儀每6個(gè)月需開展一次計(jì)量校準(zhǔn),長期在高濕度、高粉塵環(huán)境作業(yè)的設(shè)備校準(zhǔn)周期需縮短至3個(gè)月。
第三類問題是GIS SF6泄漏檢測中,大面域泄漏無法精準(zhǔn)定位。該問題的核心誘因包括三點(diǎn):一是現(xiàn)場風(fēng)速較大,泄漏的SF6氣體被氣流吹散,無法定位泄漏源;二是泄漏點(diǎn)位于設(shè)備背面或隱蔽位置,探頭無法直接接觸;三是泄漏量較小,氣體擴(kuò)散后濃度低于檢測下限。針對(duì)該問題的解決方法為:首先選擇無風(fēng)時(shí)段或設(shè)置擋風(fēng)屏障,降低氣流對(duì)氣體擴(kuò)散的影響;其次采用紅外成像型SF6氣體檢漏儀開展遠(yuǎn)距離、全方位掃描,該類型設(shè)備可直接顯示SF6氣體的擴(kuò)散軌跡,快速定位泄漏點(diǎn),根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2025年《SF6泄漏檢測技術(shù)應(yīng)用指南》數(shù)據(jù),紅外成像法對(duì)泄漏率≥1×10^-5 Pa·m3/s的泄漏點(diǎn)檢出率可達(dá)98%;若泄漏量較小,可采用分段包扎法,將 suspected區(qū)域劃分為多個(gè)單元逐一包扎檢測,逐步縮小泄漏范圍。
SF6氣體檢漏儀作業(yè)涉及高壓設(shè)備、有毒分解物等風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),作業(yè)過程中需嚴(yán)格遵循三類安全規(guī)范,保障人員、設(shè)備、數(shù)據(jù)安全。
首先是人員作業(yè)安全。進(jìn)入GIS室開展檢測前,需先開啟室內(nèi)通風(fēng)裝置15分鐘,采用氧含量檢測儀和SF6濃度報(bào)警儀檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量,確認(rèn)氧含量≥19.5%、SF6濃度≤1000μL/L后方可進(jìn)入,符合《電力安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》(GB 26860-2011)的要求。作業(yè)過程中需佩戴安全帽、絕緣手套,與帶電設(shè)備保持足夠的安全距離,110kV設(shè)備安全距離≥1.5m,220kV設(shè)備≥3m,500kV設(shè)備≥5m。若作業(yè)過程中出現(xiàn)頭暈、胸悶等不適癥狀,需立即撤離現(xiàn)場至通風(fēng)良好的區(qū)域,必要時(shí)*。
其次是設(shè)備安全。SF6氣體檢漏儀不得直接接觸濃度超過50%的高濃度SF6氣體,否則會(huì)造成傳感器中毒、性能不可逆衰減,若誤接觸高濃度氣體,需立即將設(shè)備放置在潔凈空氣中吹掃30分鐘以上,必要時(shí)更換傳感器。作業(yè)過程中需避免設(shè)備碰撞、跌落,探頭不得接觸尖銳物體,防止損壞傳感器。在強(qiáng)電磁場環(huán)境作業(yè)時(shí),需采用屏蔽線纜,避免電磁場干擾導(dǎo)致示值異常。
*后是數(shù)據(jù)安全。檢測數(shù)據(jù)需如實(shí)記錄,不得篡改、偽造檢測結(jié)果,涉及電網(wǎng)核心場站運(yùn)行數(shù)據(jù)的,需符合《電力數(shù)據(jù)安全管理辦法》的要求,不得隨意傳播、泄露檢測數(shù)據(jù)。涉密場站的檢測報(bào)告需按照保密規(guī)定管理,存儲(chǔ)介質(zhì)不得接入公共網(wǎng)絡(luò),防止數(shù)據(jù)泄露。
規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)可有效延長SF6氣體檢漏儀的使用壽命,保障檢測精度,維護(hù)保養(yǎng)工作可分為日常維護(hù)、定期校準(zhǔn)、部件更換三個(gè)層級(jí)。
首先是日常維護(hù)。每次作業(yè)完成后,需用潔凈空氣吹掃探頭3分鐘以上,清理設(shè)備表面的粉塵、油污,將設(shè)備放置在專用的儀器箱內(nèi),存儲(chǔ)環(huán)境需干燥、無腐蝕性氣體,溫度控制在0℃至30℃之間,相對(duì)濕度≤60%。設(shè)備長期存放時(shí),需每1個(gè)月開機(jī)一次,運(yùn)行30分鐘并對(duì)電池進(jìn)行充放電,避免電池容量衰減。
其次是定期校準(zhǔn)。每6個(gè)月需將設(shè)備送有資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)開展量值溯源,校準(zhǔn)參數(shù)包括示值誤差、響應(yīng)時(shí)間、重復(fù)性、零點(diǎn)漂移、跨度漂移等,所有參數(shù)符合JJF 1639-2017要求后方可繼續(xù)使用。在重點(diǎn)工程作業(yè)前,需自行采用標(biāo)準(zhǔn)氣體開展性能驗(yàn)證,確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)正常后方可入場。根據(jù)中國電力科學(xué)研究院2025年電力檢測設(shè)備運(yùn)維統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),規(guī)范開展定期校準(zhǔn)的SF6氣體檢漏儀,檢測數(shù)據(jù)的合格率可達(dá)96%,比未定期校準(zhǔn)的設(shè)備高42個(gè)百分點(diǎn)。
*后是部件更換。探頭過濾膜每3個(gè)月更換一次,高粉塵、高濕度環(huán)境作業(yè)的設(shè)備更換周期需縮短至1個(gè)月。負(fù)電暈放電室每2年更換一次,紅外激光傳感器每5年開展一次性能校驗(yàn),性能衰減超過20%時(shí)需更換。設(shè)備電池每年開展一次容量測試,容量低于標(biāo)稱值的70%時(shí)需及時(shí)更換。所有更換的部件需采用原廠配套產(chǎn)品,不得使用不符合要求的替代部件,避免影響設(shè)備檢測精度。
本案例來自國網(wǎng)江蘇省電力有限公司2025年《電力設(shè)備狀態(tài)檢測典型案例集》,為蘇州500kV變電站GIS SF6泄漏檢測項(xiàng)目,項(xiàng)目的實(shí)施過程和檢測結(jié)果具備行業(yè)參考價(jià)值。
項(xiàng)目背景為蘇州500kV變電站2018年投運(yùn)的2組500kV GIS設(shè)備、4組220kV GIS設(shè)備,共包含238個(gè)氣室,按照DL/T 596-2021要求開展3年一次的預(yù)防性試驗(yàn),需完成所有氣室的泄漏檢測。項(xiàng)目作業(yè)時(shí)間為2025年4月12日,現(xiàn)場環(huán)境溫度22℃,相對(duì)濕度42%,風(fēng)速1.2m/s,符合檢測作業(yè)環(huán)境要求。
檢測方案采用“初檢+復(fù)檢+定量檢測”的三級(jí)流程,初檢采用負(fù)電暈原理便攜式SF6氣體檢漏儀對(duì)所有密封部位開展全域掃查,復(fù)檢采用紅外激光原理六氟化硫檢漏儀對(duì)疑似泄漏點(diǎn)開展確認(rèn),定量檢測采用累積法測算泄漏率,所有設(shè)備均在計(jì)量檢定有效期內(nèi),檢測精度符合要求。
檢測過程中,初檢發(fā)現(xiàn)220kV III段間隔3個(gè)法蘭密封面存在報(bào)警,復(fù)檢確認(rèn)3個(gè)點(diǎn)位均存在泄漏,定量檢測結(jié)果顯示3個(gè)點(diǎn)位的泄漏率分別為3.2×10^-7 Pa·m3/s、8.9×10^-7 Pa·m3/s、1.2×10^-6 Pa·m3/s,其中第三個(gè)點(diǎn)位的泄漏率超出DL/T 617-2010要求的合格閾值。運(yùn)維人員對(duì)該點(diǎn)位的法蘭螺栓進(jìn)行緊固、更換密封墊后復(fù)測,泄漏率降至2.1×10^-7 Pa·m3/s,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
本次檢測共發(fā)現(xiàn)3處泄漏隱患,避免年SF6泄漏約0.8kg,折合CO?當(dāng)量約18.8噸,同時(shí)避免了因SF6泄漏導(dǎo)致的氣室壓力下降、絕緣性能降低等故障風(fēng)險(xiǎn),保障了變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。該案例驗(yàn)證了規(guī)范的SF6氣體檢測方法對(duì)GIS設(shè)備運(yùn)維的重要價(jià)值,為同類型GIS SF6泄漏檢測項(xiàng)目提供了實(shí)踐參考。
從行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來看,隨著雙碳管控力度的持續(xù)升級(jí),SF6氣體檢漏儀的智能化、集成化水平將不斷提升,未來將融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù),實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)自動(dòng)定位、泄漏率自動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳等功能,進(jìn)一步提升檢測效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性,為電力行業(yè)SF6氣體全生命周期管控提供技術(shù)支撐。
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【7】 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司. 2025年電力設(shè)備狀態(tài)檢測典型案例集[R]. 南京: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司, 2025.