基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測技術(shù)

鄭州供電公司 變電檢修部 蘭 琦 閆慶方 趙亞軍

基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測技術(shù)

鄭州供電公司 變電檢修部 蘭 琦 閆慶方 趙亞軍

SF6氣體由于具有優(yōu)越的絕緣、滅弧性能以及穩(wěn)定的化學(xué)熱能性質(zhì)，在超高壓電氣設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用，如采用SF6氣體絕緣的斷路器、隔離開關(guān)、互感器以及氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）等。但SF6電氣設(shè)備在制造、安裝和使用過程中經(jīng)常有漏氣問題發(fā)生，這不僅降低了電氣設(shè)備SF6開關(guān)滅弧室的滅弧能力和絕緣性能，給設(shè)備的安全運(yùn)行帶來隱患，而且泄漏的SF6氣體經(jīng)電弧、電壓放電、溫度等作用，會(huì)形成具有強(qiáng)烈腐蝕性和很大毒性的分解物，進(jìn)而危害運(yùn)行及檢修人員的健康安全，且SF6氣體是一種溫室氣體，如果任由其排放或泄漏到大氣中，會(huì)加劇大氣環(huán)境的溫室效應(yīng)。同時(shí)，SF6氣體價(jià)格昂貴，大量補(bǔ)氣會(huì)使設(shè)備維修成本增加。因此，加強(qiáng)對SF6設(shè)備的檢漏工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。長期以來，對SF6設(shè)備檢漏和查找漏點(diǎn)的常用方法有包扎法、皂水法以及手持檢漏儀進(jìn)行檢測等，但這些方法都存在作業(yè)時(shí)間長、檢測靈敏度不高、氣體中毒以及需停電等局限性。激光成像技術(shù)出現(xiàn)后，為帶電進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測提供了可能。

一、SF6氣體檢漏的傳統(tǒng)方法及其局限性

1.傳統(tǒng)檢測方法。與絕緣油不同，SF6氣體無色、無味，人們用肉眼無法觀察，因而很難檢查到漏點(diǎn)。目前，在變電運(yùn)行和檢修中，主要依靠氣體密度繼電器檢測設(shè)備內(nèi)壓力的變化情況，進(jìn)而確定設(shè)備是否存在SF6氣體泄漏。當(dāng)氣體密度繼電器壓力下降迅速，就說明設(shè)備發(fā)生了SF6氣體泄漏，應(yīng)立即對其進(jìn)行檢漏。其常用做法是，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有SF6氣體泄露時(shí)，將設(shè)備停電，用肥皂水或手持檢漏儀在設(shè)備瓷套和法蘭處檢測漏點(diǎn)，新投設(shè)備用塑料薄膜將設(shè)備瓷套和法蘭分段密封包扎，24 h后再用SF6檢漏儀分段測試。

2.傳統(tǒng)檢測方法的局限性。上述方法能夠在一定程度上發(fā)現(xiàn)問題，但仍然存在明顯的局限性。

（1）作業(yè)時(shí)間長，檢測靈敏度不高。以上方法不僅工作強(qiáng)度大，而且只能確定泄漏點(diǎn)的大概區(qū)域，不能對其進(jìn)行精確定位。尤其是對GIS和氣體絕緣變壓器等大型設(shè)備進(jìn)行漏點(diǎn)查找工作時(shí)，工作量大，且效果不明顯，經(jīng)常難以發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。

（2）需斷電作業(yè)在查找過程中電力設(shè)備需要停電。有一定的危險(xiǎn)性。作業(yè)時(shí)，工作人員需要靠近設(shè)備，存在觸電和氣體中毒的危險(xiǎn)。

二、SF6激光成像檢漏儀的原理

SF6氣體具有極強(qiáng)的紅外吸收特性，當(dāng)激光遇到SF6氣體時(shí)，會(huì)被SF6氣體吸收，激光強(qiáng)度將明顯減弱。SF6激光成像檢漏儀主要就是利用S6氣體該特性以及反向散射/吸收理論。其工作原理為：由激光發(fā)射器瞄準(zhǔn)被測設(shè)備區(qū)域發(fā)出入射激光，入射激光經(jīng)過背景反射會(huì)形成反向散射激光進(jìn)入激光攝影機(jī)成像系統(tǒng)。在沒有泄漏氣體的情況下,所產(chǎn)生的反向散射激光與反向散射陽光產(chǎn)生的圖像相同；在有泄漏氣體的情況下,發(fā)出的入射激光遇到泄漏的SF6氣體，會(huì)被吸收一部分，返回到激光攝影機(jī)成像系統(tǒng)的激光強(qiáng)度由于經(jīng)過氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，從而形成與無泄漏時(shí)不同的激光成像。SF6氣體濃度越高,吸收就越大, 激光成像對比度也越大。在這種方式下,一般的非可視氣體將在視頻中可見,其泄漏源和移動(dòng)方向都可以方便確定。該技術(shù)使正常不可見的SF6氣體泄漏在標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示中可視化,檢測人員在監(jiān)視器上就可實(shí)時(shí)檢測SF6氣體，由此可以發(fā)現(xiàn)有無SF6氣體泄漏。SF6激光成像檢漏儀工作原理如圖1所示。

利用該原理開發(fā)的SF6激光成像檢漏儀主要由激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)、放大成像及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、顯示及記錄系統(tǒng)等組成。 SF6激光成像檢漏儀組成如圖2所示

三、實(shí)例應(yīng)用

本文，筆者以南京順泰公司生產(chǎn)的RLI-07型SF6氣體泄漏激光成像檢漏儀為例，這是種集合紅外激光光譜技術(shù)、激光掃描成像技術(shù)、紅外圖像與可見光圖像融合技術(shù)的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)普及程度最高、功能最強(qiáng)大的SF6氣體泄漏激光成像產(chǎn)品。

1.案例一。某110 kV變電站1臺(tái)110 kV GIS在2008年9月26日被運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)避雷器氣室氣體密度繼電器壓力低，檢修人員對該氣室補(bǔ)氣，此后一月需補(bǔ)氣一次。2008年11月2日檢修人員使用SF6激光成像檢漏儀對該氣室進(jìn)行泄漏檢測，發(fā)現(xiàn)氣體密度繼電器的表底漏氣。

在這次檢測中，檢修人員處于離泄漏點(diǎn)9 m處進(jìn)行作業(yè)，且用時(shí)僅僅20 m in。由此可見，SF6激光檢測成像技術(shù)可以在不影響電力生產(chǎn)的前提下，能遠(yuǎn)距離/安全、高效的進(jìn)行帶電檢測并確定泄漏點(diǎn)。

2.案例二.某220 kV變電站一臺(tái)220 kV GIS自2009年4月15日被發(fā)現(xiàn)連接變壓器的母線桶的氣體密度繼電器壓力指示報(bào)警，檢修人員對其補(bǔ)氣，此后每隔兩個(gè)月就要補(bǔ)氣一次，嚴(yán)重威脅設(shè)備運(yùn)行安全，需要緊急處理。2009年7月9日檢修人員使用SF6激光成像檢漏儀對母線桶進(jìn)行檢漏，經(jīng)過近40 min對母線氣室的檢測，最后發(fā)現(xiàn)B相中與A相相連接的氣管有泄漏點(diǎn)。

此次說明SF6激光檢測成像技術(shù)具有很高的靈敏度，定位精確，可實(shí)現(xiàn)帶電檢測，減少停電時(shí)間，提升供電可靠性。

四、結(jié)論

基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測，能夠遠(yuǎn)距離帶電檢測SF6氣體泄漏，可使無色無味的SF6氣體在顯示屏上以可見的動(dòng)態(tài)煙云形式顯現(xiàn)出來，從而可以直觀、準(zhǔn)確、快速的發(fā)現(xiàn)并定位泄漏點(diǎn)。利用激光成像技術(shù)進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測方法，與常規(guī)方法相比較，可以安全的在遠(yuǎn)距離對泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢測，保障了運(yùn)行、檢修人員的健康和安全；減少了停電時(shí)間，提高了設(shè)備的供電可靠性；SF6氣體泄漏激光成像技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了現(xiàn)場漏點(diǎn)的查找效率，為實(shí)現(xiàn)SF6電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修創(chuàng)造了良好條件。