淺談紅外氣體檢漏成像技術在電力系統的應用

摘要：隨著以SF6氣體為絕緣介質設備（GIS、開關等）的廣泛應用，電力系統對供電可靠性的要求也越來越高。由于變電設備長年運行于野外，受氣象、密封設備老化等因素影響，SF6氣體泄漏事故時有發生，給企業造成了重大經濟損失，因此準確定位泄漏點對設備的安全運行顯得至關重要。紅外氣體檢漏成像技術的出現恰好解決了這個問題，它能有效、直觀地檢測到GIS、開關等設備泄漏情況，為帶電檢測提供了新的強大的診斷手段。與傳統泄漏檢測手段相比，紅外氣體檢漏成像技術無疑是一次革命，極大地提升了檢測效果。現對該技術的工作原理、優點和應用效果進行了分析。實踐證明，紅外氣體檢漏成像技術的應用，大大提高了設備故障點的全面檢測能力，為變電設備的可靠性研究提供了綜合手段。

關鍵詞：SF6氣體;安全運行;泄漏檢測

0 引言

SF6是一種無色、無味的氣體，常溫下無腐蝕性，性能穩定，有著優良的絕緣、滅弧能力，廣泛應用于高低壓電力系統中，但是SF6氣體泄漏后不僅對環境有害（它是一種溫室效應氣體，造成的影響是二氧化碳氣體的23 900倍），而且拉弧后的SF6氣體對人體有害（含硫的低氟化物，遇水和氧氣時會與電極材料、水分發生反應，分解出有毒或劇毒氣體，損害人體的呼吸系統），因此，對SF6氣體進行檢測極為必要。紅外氣體檢漏成像技術可廣泛應用于電力設備泄漏檢測，不僅不需要停電，而且可以有效保障檢修人員的安全。與傳統的檢測方法相比，紅外氣體檢漏成像技術可靠性高、效率高，是一種值得推廣應用的新測試方法。

1 紅外氣體檢漏成像技術的工作原理

紅外氣體檢漏成像技術是集氣體檢漏和紅外測溫于一體的高性能技術，也是目前最先進的SF6氣體泄漏檢測技術。紅外氣體檢漏成像技術不需要激光發射，不僅攜帶方便（減輕儀器重量，減少附屬設施），而且對人體不會造成傷害（激光會對人體造成傷害），它根據紅外吸收強弱特性，使通常看不見的氣體泄漏在紅外探測器及先進的紅外探測技術的幫助下變得可見（圖1），并實時成像記錄泄漏情況，為用戶提供可靠的檢測維修依據。

2 紅外氣體檢漏成像技術的優點

（1）采用最先進的制冷型量子阱探測器。

（2）熱靈敏度高，可達0.015 ℃。這一技術使拍攝采集的圖像、影像質量更清晰、更細膩，在檢測過程中更容易發現SF6氣體泄漏。

（3）檢測靈敏度高，可達1 μL/s，在檢測補氣周期為一年以上的泄漏設備時，可快速準確找到泄漏點（1 μL/s流量時泄漏點可見的最大距離為5.5 m）。

（4）檢測距離遠，檢測室外CT泄漏時，可在30 m內準確、快速地完成檢測。

（5）畫質清晰度高，成像非常清晰，畫面細膩，容易看到微小氣體泄漏，并準確定位微小泄漏點。

（6）性能指標和實際檢測效果好。

3 紅外氣體檢漏成像技術應用效果

華陽新材料科技集團有限公司礦區110 kV變電站自GIS設備改造以來，設備運行極不穩定，發生了多起漏氣故障。據統計，2015—2020年一共發生7起GIS設備漏氣事故（三類），使用紅外氣體檢漏成像技術均在短時間內查找到了泄漏點。

3.1? ?第一類故障：110 kV進線線路PT氣室壓力表漏氣

2019-11-13T22：17，崗位人員巡檢時發現長礦1#線119線路PT氣室壓力降至0.42 MPa（底座橡膠老化，壓力表傾斜嚴重），接近報警值（0.4 MPa），使用紅外氣體檢漏成像儀發現長礦1#線119線路PT氣室壓力表漏氣。

3.1.1? ? 采取的措施

（1）申請電調將110 kV進線長礦1#線119線路停電隔離，投入備用線路運行。

（2）檢修人員使用壓力表專用堵頭封住PT氣室逆止閥，壓力表漏氣故障消失，隨后更換該壓力表，充SF6氣體，送電恢復正常。

3.1.2? ? 避免的損失

使用紅外氣體檢漏成像儀及時發現了故障部位，通過隔離故障點避免了該趟線路故障停電及設備損壞事故的發生。

3.2? ? 第二類故障：110 kV進線母線側刀閘氣室漏氣

2019-12-26T11：02，崗位人員巡檢時使用紅外氣體檢漏成像儀發現長礦2#線118-2DS刀閘氣室漏氣。

3.2.1? ? 采取的措施

（1）申請電調將110 kV故障進線及母線隔離，單母線運行。

（2）檢修人員拆開118-2DS刀閘氣室后發現，刀閘操作機構聯軸處密封圈變形，隨后進行了密封圈更換、氣室抽真空、充氮氣干燥、充SF6氣體等操作，送電恢復正常。

3.2.2? ? 避免的損失

該漏氣部位比較隱蔽，使用老式檢漏儀（圖2）不能檢測出微漏，使用紅外氣體檢漏成像儀直接檢測出刀閘操作機構聯軸處漏氣，及時進行了故障點隔離，避免了大面積停電事故的發生。

3.3? ? 第三類故障：110 kV母線PT氣室漏氣

2020-12-08T21：53，崗位人員使用紅外氣體檢漏成像儀發現110 kV Ⅰ段母線PT（1YH）氣室快速漏氣故障（圖3），無法運行，造成海礦1#線111線路電能表不能采集到母線電壓，電能表計量故障，使該站缺少正常結算外購電量的依據;后臺機遙測數據異常，有功功率無法采集計算，影響該站人員正常的監盤工作，安全壓力增大。

3.3.1? ? 采取的措施

（1）2020-12-08T21：58，拉開110 kV Ⅰ段母線PT（1YH）1BY-DS刀閘，隔離漏氣PT氣室，并落實應急措施。

（2）2020-12-11T18：00，檢修人員檢查發現PT氣室防爆口處泄漏，不僅防爆片、防爆片蓋板、壓接法蘭、泄壓板、螺栓銹蝕嚴重（圖4），而且密封圈損壞（圖5），隨即進行了相應配件的更換、抽真空、充氮氣干燥、充SF6氣體操作，送電恢復正常。

3.3.2? ? 避免的損失

該漏氣部位較高（該部位距地面3 m，并且泄漏點朝正上方），巡檢時若不使用梯子，老式檢漏儀無法觸碰到泄漏部位，然而使用紅外氣體檢漏成像儀可在人員不靠近設備的情況下，直接檢測出PT氣室防爆口處泄漏點，為停電隔離故障點爭取到了寶貴的時間，避免了設備損壞及人員傷亡事故的發生，否則將造成惡劣的社會影響。

綜上所述，一旦發生GIS設備漏氣事故將直接影響到用戶的安全生產，故使用紅外氣體檢漏成像技術進行檢漏定位，盡早排除故障至關重要。

4 結語

紅外氣體檢漏成像技術是高性能、高標準的檢測技術，真正達到了增效、安全、環保的目的，是電力系統發展的趨勢，定能為電力系統提供更好的服務。該項技術的應用，達到了預期效果，具有較高的應用價值和推廣意義。

收稿日期：2021-01-21

作者簡介：楊俊峰（1985—），男，山西五臺人，電氣工程師，研究方向：電氣。