高壓電氣設(shè)備SF6檢漏方法比較和應(yīng)用

曾令甫，張良偉，馬進(jìn)明，王　　棟

高壓電氣設(shè)備SF6檢漏方法比較和應(yīng)用

曾令甫，張良偉，馬進(jìn)明，王棟

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南250118）

近年來(lái)，利用紅外成像法檢測(cè)GIS設(shè)備SF6氣體泄漏在電力系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，該檢測(cè)方法具有不需停電、遠(yuǎn)距離、直觀(guān)有效的優(yōu)點(diǎn)，但在輕微漏氣或室外大風(fēng)情況下，可能無(wú)法精確定位泄漏點(diǎn)。應(yīng)用案例表明，結(jié)合使用紅外成像法和鹵化物檢測(cè)法進(jìn)行泄漏點(diǎn)精確定位，是行之有效的方法。通過(guò)對(duì)泄漏點(diǎn)的精確定位，可以給出更加準(zhǔn)確的檢修建議。

SF6氣體；泄漏點(diǎn)；精確定位；氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備；紅外成像法；鹵化物檢測(cè)法

0　　引言

SF6氣體由于具有極佳的絕緣性能、滅弧性能和散熱性能而成為氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的首選絕緣介質(zhì)［1］。隨著GIS設(shè)備在電力系統(tǒng)的大量應(yīng)用，SF6氣體泄漏現(xiàn)象也越來(lái)越多。紅外成像法能使SF6氣體以動(dòng)態(tài)煙霧的形式呈現(xiàn)在背景環(huán)境下，操作方便，直觀(guān)有效，檢測(cè)距離較遠(yuǎn)［2］；鹵化物檢測(cè)法可檢測(cè)到泄漏點(diǎn)附近的SF6氣體，并以不同頻率聲光報(bào)警的方式反饋給工作人員，檢測(cè)距離較近。兩種檢測(cè)方法相結(jié)合，是行之有效的精確定位漏氣點(diǎn)的方法。

1　GIS設(shè)備漏氣的原因

造成高壓電氣設(shè)備SF6氣體泄漏的原因有很多，歸納起來(lái)主要有以下3個(gè)方面：設(shè)計(jì)存在缺陷、制造精度不夠、外殼有砂眼、裝配質(zhì)量不合格等；現(xiàn)場(chǎng)安裝不當(dāng)、密封處理不到位、工藝不達(dá)標(biāo)等；運(yùn)行維護(hù)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)、開(kāi)裂、密封材料老化、閥門(mén)閉合不嚴(yán)等。

2　　常用SF6氣體檢漏方法

高壓電氣設(shè)備SF6氣體檢漏方法可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式檢測(cè)方法主要有鹵化物檢測(cè)法、激光成像法、激光光聲光譜檢測(cè)法、吸光度—體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)法、紫外線(xiàn)電離檢漏法和差分吸收激光雷達(dá)檢測(cè)法等。被動(dòng)式檢測(cè)方法主要有肥皂泡檢測(cè)法、包扎檢測(cè)法、真空監(jiān)視法、紅外成像法和濕敏電容及傳感器測(cè)量法等［3］。以上各種方法優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示，其中紅外成像法和鹵化物檢測(cè)法在電力生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛。

2.1紅外成像法的檢測(cè)原理

紅外成像法又被稱(chēng)為 “紅外吸收光譜分析法（Infrared Absorption Spectroscopy，IR）”，其基本原理是基于不同物質(zhì)具有不同的紅外吸收光譜。紅外光是電磁波的一種，其波長(zhǎng)為0.75～1 000 μm。當(dāng)紅外光照射物質(zhì)時(shí)，如果分子中某一基團(tuán)的振動(dòng)頻率正好與其相同，物質(zhì)就能吸收這一頻率的紅外光從低能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，產(chǎn)生紅外光吸收光譜。物質(zhì)的紅外吸收光譜是其分子結(jié)構(gòu)的客觀(guān)反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團(tuán)的振動(dòng)形式相對(duì)應(yīng)，出現(xiàn)在一定波長(zhǎng)位置且能代表某基團(tuán)存在并有較高強(qiáng)度的吸收峰叫作特征吸收峰。SF6氣體的紅外吸收特性很強(qiáng)，其特征吸收峰集中在10.56 μm處［4］。基于上述原理，當(dāng)紅外光穿過(guò)SF6氣體進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，其能量會(huì)被吸收一部分，從而在成像系統(tǒng)內(nèi)形成肉眼可見(jiàn)的灰白色“煙霧”，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)泄漏。

表1　　常用SF6氣體檢漏方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

FLIR公司的GF306型紅外檢測(cè)儀采用紅外被動(dòng)式成像，配備制冷型量子阱探測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)10～11 μm，探測(cè)靈敏度可達(dá)0.001 mL/s，對(duì)于極微量的泄漏，都可以輕易檢測(cè)。另外，該儀器防塵防水、工作溫度范圍廣，可進(jìn)行錄像、拍照，配備大容量SD卡，易于存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)，在電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。

在使用紅外檢漏儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，雖然可以遠(yuǎn)距離發(fā)現(xiàn)泄漏區(qū)域，在輕微漏氣或室外大風(fēng)情況下，可能無(wú)法精確定位泄漏點(diǎn)，從而無(wú)法給出準(zhǔn)確的檢修建議。

2.2鹵化物檢漏法的原理

金屬鉑在800～900℃溫度下會(huì)發(fā)生正離子發(fā)射，當(dāng)遇到鹵素氣體時(shí)，這種發(fā)射會(huì)急劇增加，這就是所謂的“鹵素效應(yīng)”，利用此效應(yīng)可制成鹵素檢漏儀。該類(lèi)儀器分兩類(lèi)：其一為傳感器與被檢件相連接的稱(chēng)為固定式檢漏儀；其二為傳感器在被檢件外部搜索的稱(chēng)為便攜式檢漏儀。在電力生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中使用的主要是便攜式檢漏儀，其提示泄漏的方式為高頻聲光報(bào)警。

鹵化物檢漏法屬于主動(dòng)式檢測(cè)方法，其探測(cè)距離一般在10 cm之內(nèi)，因此使用這種方法在一定區(qū)域內(nèi)查找，能精確定位泄漏點(diǎn)，從而推斷漏氣原因。

3　　應(yīng)用案例

3.1案例1

2014-10-10，500 kV某變電站3號(hào)主變500 kV 側(cè)504117接地開(kāi)關(guān)B相氣室壓力降低到0.37 MPa（額定壓力應(yīng)為0.4 MPa）。使用GF306紅外成像儀對(duì)3號(hào)主變500 kV側(cè)504117接地開(kāi)關(guān)紅外檢漏中，通過(guò)多角度、多方位仔細(xì)觀(guān)察，發(fā)現(xiàn)504117接地開(kāi)關(guān)B相傳動(dòng)軸上方存在大量漏氣現(xiàn)象（圖1）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速和風(fēng)向，檢修人員確認(rèn)泄漏點(diǎn)在504117接地開(kāi)關(guān)B相傳動(dòng)軸下部。

為精確定位漏氣點(diǎn)，使用便攜式SF6檢漏儀對(duì)504117接地開(kāi)關(guān)B相傳動(dòng)軸周?chē)M(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)在接地開(kāi)關(guān)分合觀(guān)察窗附近氣體泄漏最為嚴(yán)重。隨后，檢修人員將觀(guān)察窗簡(jiǎn)單拆解，并將便攜式SF6檢漏儀探頭放入其內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，最終確認(rèn)漏氣點(diǎn)位置，見(jiàn)圖2。

圖1　漏氣視頻截圖（灰白色為SF6）　

圖2　　漏氣點(diǎn)位置

504117接地開(kāi)關(guān)B相氣室通過(guò)兩個(gè)密封墊與開(kāi)關(guān)分合觀(guān)察窗進(jìn)行隔離，在解體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)密封墊均有不同程度的損壞。

3.2案例2

2014-10-09，500 kV某變電站220 kV氣體絕緣組合電器的201-2開(kāi)關(guān)氣室壓力降至額定壓力之下。利用紅外成像法對(duì)該氣室進(jìn)行檢漏，發(fā)現(xiàn)B相與母線(xiàn)連接法蘭下部有大量灰白色煙霧冒出，見(jiàn)圖3。

隨后，檢修人員使用便攜式檢漏儀對(duì)該氣室B相與母線(xiàn)連接法蘭處進(jìn)行近距離檢測(cè)，最終發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)位于該法蘭打膠孔處，見(jiàn)圖4。

圖3漏氣視頻截圖

圖4漏氣點(diǎn)示意

4　　結(jié)語(yǔ)

在使用紅外成像法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，受成像檢漏儀靈敏度限制和外界大風(fēng)等環(huán)境影響，有時(shí)只能確定泄漏的大概區(qū)域，無(wú)法精確找到泄漏點(diǎn)。在使用鹵化物檢測(cè)法進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，測(cè)量范圍較小，且便攜式檢漏儀探頭距離泄漏點(diǎn)越近，聲光報(bào)警頻率越高。紅外成像法和鹵化物檢測(cè)法在檢測(cè)主動(dòng)性、檢測(cè)距離、顯示方式上均能夠很好互補(bǔ)，在將兩種方法結(jié)合使用后，可精確定位SF6氣體泄漏點(diǎn)，具有非常好的實(shí)踐效果。

只有精確定位泄漏點(diǎn)之后，才能進(jìn)一步推斷泄漏原因，從而給出更加準(zhǔn)確的檢修建議，為檢修方案的制定提供充足的信息支撐。

［1]高樹(shù)國(guó)，鄭愛(ài)全，耿江海，等.應(yīng)用激光成像技術(shù)檢測(cè)SF6電氣設(shè)備氣體泄漏［J］.高壓電器，2010，46（3）：103-105.

［2]王偉，馮新巖，牛林，等.利用紅外成像法檢測(cè)GIS設(shè)備SF6氣體泄漏［J］.高壓電器，2012，48（4）：84-87.

［3]袁仕奇，代洲，陳芳.高壓電氣設(shè)備SF6氣體泄漏檢測(cè)方法比較［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2013，7（2）：54-58.

［4]藺麗華，吳冬梅，李杰，等.基于混合高斯背景模型的SF6泄漏自動(dòng)檢測(cè)［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，44（3）：379-382.

Comparation and Application of SF6Leakage Detection Methods in High Voltage Electrical Equipment

ZENG Lingfu，ZHANG Liangwei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

In recent years，infrared imaging method is widely applied to detect SF6gas leakage in the electric power system，which has advantages of electrification，long distance and effectiveness.However，this method may not be able to accurately locate the leakage point in the case of a slight leakage or outdoor wind conditions.Application examples show that using infrared imaging method and the halide detection method in combination to locate the leakage point is an effective method. More accurate maintenance proposals may be given through the precise leakage point location.

SF6gas；leakage point；precise location；gas insulated switchgear；infrared imaging method；halide detection method

TM595

B

1007-9904（2016）06-0037-02

2016-02-25

曾令甫（1977），男，工程師，主要從事電力生產(chǎn)管理工作；張良偉（1988），男，工程師，主要從事電氣試驗(yàn)和絕緣監(jiān)督方面的工作；馬進(jìn)明（1981），男，工程師，主要從事電力生產(chǎn)管理工作；王棟（1970），男，高級(jí)技師，主要從事變電檢修現(xiàn)場(chǎng)管理工作。