淺談紅外氣體檢漏成像技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

摘要：隨著以SF6氣體為絕緣介質(zhì)設(shè)備（GIS、開關(guān)等）的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)對(duì)供電可靠性的要求也越來越高。由于變電設(shè)備長(zhǎng)年運(yùn)行于野外，受氣象、密封設(shè)備老化等因素影響，SF6氣體泄漏事故時(shí)有發(fā)生，給企業(yè)造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，因此準(zhǔn)確定位泄漏點(diǎn)對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行顯得至關(guān)重要。紅外氣體檢漏成像技術(shù)的出現(xiàn)恰好解決了這個(gè)問題，它能有效、直觀地檢測(cè)到GIS、開關(guān)等設(shè)備泄漏情況，為帶電檢測(cè)提供了新的強(qiáng)大的診斷手段。與傳統(tǒng)泄漏檢測(cè)手段相比，紅外氣體檢漏成像技術(shù)無疑是一次革命，極大地提升了檢測(cè)效果?，F(xiàn)對(duì)該技術(shù)的工作原理、優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。實(shí)踐證明，紅外氣體檢漏成像技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了設(shè)備故障點(diǎn)的全面檢測(cè)能力，為變電設(shè)備的可靠性研究提供了綜合手段。

關(guān)鍵詞：SF6氣體;安全運(yùn)行;泄漏檢測(cè)

0 引言

SF6是一種無色、無味的氣體，常溫下無腐蝕性，性能穩(wěn)定，有著優(yōu)良的絕緣、滅弧能力，廣泛應(yīng)用于高低壓電力系統(tǒng)中，但是SF6氣體泄漏后不僅對(duì)環(huán)境有害（它是一種溫室效應(yīng)氣體，造成的影響是二氧化碳?xì)怏w的23 900倍），而且拉弧后的SF6氣體對(duì)人體有害（含硫的低氟化物，遇水和氧氣時(shí)會(huì)與電極材料、水分發(fā)生反應(yīng)，分解出有毒或劇毒氣體，損害人體的呼吸系統(tǒng)），因此，對(duì)SF6氣體進(jìn)行檢測(cè)極為必要。紅外氣體檢漏成像技術(shù)可廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備泄漏檢測(cè)，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(tǒng)的檢測(cè)方法相比，紅外氣體檢漏成像技術(shù)可靠性高、效率高，是一種值得推廣應(yīng)用的新測(cè)試方法。

1 紅外氣體檢漏成像技術(shù)的工作原理

紅外氣體檢漏成像技術(shù)是集氣體檢漏和紅外測(cè)溫于一體的高性能技術(shù)，也是目前最先進(jìn)的SF6氣體泄漏檢測(cè)技術(shù)。紅外氣體檢漏成像技術(shù)不需要激光發(fā)射，不僅攜帶方便（減輕儀器重量，減少附屬設(shè)施），而且對(duì)人體不會(huì)造成傷害（激光會(huì)對(duì)人體造成傷害），它根據(jù)紅外吸收強(qiáng)弱特性，使通?？床灰姷臍怏w泄漏在紅外探測(cè)器及先進(jìn)的紅外探測(cè)技術(shù)的幫助下變得可見（圖1），并實(shí)時(shí)成像記錄泄漏情況，為用戶提供可靠的檢測(cè)維修依據(jù)。

2 紅外氣體檢漏成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）采用最先進(jìn)的制冷型量子阱探測(cè)器。

（2）熱靈敏度高，可達(dá)0.015 ℃。這一技術(shù)使拍攝采集的圖像、影像質(zhì)量更清晰、更細(xì)膩，在檢測(cè)過程中更容易發(fā)現(xiàn)SF6氣體泄漏。

（3）檢測(cè)靈敏度高，可達(dá)1 μL/s，在檢測(cè)補(bǔ)氣周期為一年以上的泄漏設(shè)備時(shí)，可快速準(zhǔn)確找到泄漏點(diǎn)（1 μL/s流量時(shí)泄漏點(diǎn)可見的最大距離為5.5 m）。

（4）檢測(cè)距離遠(yuǎn)，檢測(cè)室外CT泄漏時(shí)，可在30 m內(nèi)準(zhǔn)確、快速地完成檢測(cè)。

（5）畫質(zhì)清晰度高，成像非常清晰，畫面細(xì)膩，容易看到微小氣體泄漏，并準(zhǔn)確定位微小泄漏點(diǎn)。

（6）性能指標(biāo)和實(shí)際檢測(cè)效果好。

3 紅外氣體檢漏成像技術(shù)應(yīng)用效果

華陽新材料科技集團(tuán)有限公司礦區(qū)110 kV變電站自GIS設(shè)備改造以來，設(shè)備運(yùn)行極不穩(wěn)定，發(fā)生了多起漏氣故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015—2020年一共發(fā)生7起GIS設(shè)備漏氣事故（三類），使用紅外氣體檢漏成像技術(shù)均在短時(shí)間內(nèi)查找到了泄漏點(diǎn)。

3.1? ?第一類故障：110 kV進(jìn)線線路PT氣室壓力表漏氣

2019-11-13T22：17，崗位人員巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)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(yán)重），接近報(bào)警值（0.4 MPa），使用紅外氣體檢漏成像儀發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)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(qǐng)電調(diào)將110 kV進(jìn)線長(zhǎng)礦1#線119線路停電隔離，投入備用線路運(yùn)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(fù)正常。

3.1.2? ? 避免的損失

使用紅外氣體檢漏成像儀及時(shí)發(fā)現(xiàn)了故障部位，通過隔離故障點(diǎn)避免了該趟線路故障停電及設(shè)備損壞事故的發(fā)生。

3.2? ? 第二類故障：110 kV進(jìn)線母線側(cè)刀閘氣室漏氣

2019-12-26T11：02，崗位人員巡檢時(shí)使用紅外氣體檢漏成像儀發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)礦2#線118-2DS刀閘氣室漏氣。

3.2.1? ? 采取的措施

（1）申請(qǐng)電調(diào)將110 kV故障進(jìn)線及母線隔離，單母線運(yùn)行。

（2）檢修人員拆開118-2DS刀閘氣室后發(fā)現(xiàn)，刀閘操作機(jī)構(gòu)聯(lián)軸處密封圈變形，隨后進(jìn)行了密封圈更換、氣室抽真空、充氮?dú)飧稍?、充SF6氣體等操作，送電恢復(fù)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(cè)出微漏，使用紅外氣體檢漏成像儀直接檢測(cè)出刀閘操作機(jī)構(gòu)聯(lián)軸處漏氣，及時(shí)進(jìn)行了故障點(diǎn)隔離，避免了大面積停電事故的發(fā)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(fā)現(xiàn)110 kV Ⅰ段母線PT（1YH）氣室快速漏氣故障（圖3），無法運(yùn)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(jì)量故障，使該站缺少正常結(jié)算外購電量的依據(jù);后臺(tái)機(jī)遙測(cè)數(shù)據(jù)異常，有功功率無法采集計(jì)算，影響該站人員正常的監(jiān)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(shí)應(yīng)急措施。

（2）2020-12-11T18：00，檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)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(yán)重（圖4），而且密封圈損壞（圖5），隨即進(jìn)行了相應(yīng)配件的更換、抽真空、充氮?dú)飧稍?、充SF6氣體操作，送電恢復(fù)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(diǎn)朝正上方），巡檢時(shí)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(shè)備的情況下，直接檢測(cè)出PT氣室防爆口處泄漏點(diǎn)，為停電隔離故障點(diǎn)爭(zhēng)取到了寶貴的時(shí)間，避免了設(shè)備損壞及人員傷亡事故的發(fā)生，否則將造成惡劣的社會(huì)影響。

綜上所述，一旦發(fā)生GIS設(shè)備漏氣事故將直接影響到用戶的安全生產(chǎn)，故使用紅外氣體檢漏成像技術(shù)進(jìn)行檢漏定位，盡早排除故障至關(guān)重要。

4 結(jié)語

紅外氣體檢漏成像技術(shù)是高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)，真正達(dá)到了增效、安全、環(huán)保的目的，是電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，定能為電力系統(tǒng)提供更好的服務(wù)。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期效果，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和推廣意義。

收稿日期：2021-01-21

作者簡(jiǎn)介：楊俊峰（1985—），男，山西五臺(tái)人，電氣工程師，研究方向：電氣。