GIS設(shè)SF₆氣體泄漏檢測(cè)方法研究

【摘 要】氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，即GIS（Gas Insulated Sw itchgear）設(shè)備。GIS設(shè)備具有不受污穢環(huán)境影響、占地面積小、可靠性安全性高、運(yùn)行維護(hù)工作量小、設(shè)備安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于交流高壓、超高壓輸變電工程。 GIS設(shè)備依靠內(nèi)部具有一定壓強(qiáng)的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)。由于SF6氣體無色無味，在其泄漏后很難被發(fā)現(xiàn)。SF6氣體泄漏不僅會(huì)降低GIS設(shè)備絕緣能力，威脅變電站運(yùn)行安全，同時(shí)也對(duì)運(yùn)行人員存在人參安全隱患。

【關(guān)鍵詞】GIS設(shè)備；SF6氣體泄漏檢測(cè)；設(shè)備安全；人身安全

1引言

SF6氣體作為一種惰性氣體，一直以來都被被廣泛應(yīng)用于氣體金屬封閉開關(guān)設(shè)備內(nèi)部的絕緣和滅弧，但在金屬封閉開關(guān)設(shè)備的長期高電壓運(yùn)行過程中SF6氣體會(huì)分解有毒物質(zhì)，不僅威脅設(shè)備的安全，也威脅到現(xiàn)場運(yùn)行人員的人身安全，同時(shí)SF6氣體的泄漏會(huì)造成環(huán)境污染。因此，對(duì)SF6氣體泄漏檢測(cè)的準(zhǔn)確和高效就變得越來越重要。

2 SF6泄漏傳統(tǒng)檢測(cè)方法

GIS設(shè)備的SF6氣體泄漏檢測(cè)的傳統(tǒng)檢測(cè)方法有液體表面張力法、定性檢測(cè)法和定量檢測(cè)法。

液體表面張力法是通過對(duì)GIS設(shè)備接縫處涂抹表面張力較強(qiáng)的液體，觀察液體表面是否出現(xiàn)氣泡來確定是否發(fā)生泄漏。雖然這種方法比較直觀，但是需要與GIS設(shè)備直接接觸，不能夠帶電作業(yè)，而且工作量大，工作過程繁瑣。

定性檢漏法是利用定性檢漏儀對(duì)可能發(fā)生泄漏點(diǎn)的氣體進(jìn)行負(fù)極性吸附，利用氟類氣體在高壓狀態(tài)下而產(chǎn)生的不同電信號(hào)進(jìn)行對(duì)比來判斷泄漏是否發(fā)生。定性檢漏儀雖然攜帶方便，但是其工作狀態(tài)不穩(wěn)定而且精度不高。隨著電網(wǎng)高壓、超高壓電壓等級(jí)產(chǎn)品的使用，此種氣體泄漏檢測(cè)方法已經(jīng)越來越不能滿足變電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的需要。

定量檢漏法與定性檢漏方法類似，而且設(shè)備都比較笨重，同時(shí)需要與GIS設(shè)備直接接觸，不能帶電作業(yè)。工作效率較低。

以上三種傳統(tǒng)檢測(cè)方法都可以檢測(cè)GIS設(shè)備是否發(fā)生SF6氣體的泄漏。但由于GIS設(shè)備本身的密封部件非常多，而且排列緊湊，造成SF6氣體泄漏的檢測(cè)工作的繁瑣和低效率。同時(shí)以上三種傳統(tǒng)檢測(cè)方法都為接觸式、非吸入式檢測(cè)，工作過程中，GIS設(shè)備必須斷電，這也造成了這三種檢測(cè)方法工作量大和效率低下。

3 SF6泄漏光學(xué)成像檢測(cè)方法

光學(xué)成像法現(xiàn)在有紅外成像法和激光成像法[1- 2]。

3.1 紅外光成像法

紅外光是指波長在0.75- 1000μm之間的電磁波，紅外光通過物體時(shí)，紅外光中的某些波長會(huì)被吸收形成特定的吸收光譜。SF6氣體的紅外吸收特性很強(qiáng)，其通過物質(zhì)時(shí)的吸收光譜主要集中在11μm處。紅外成像法通過光學(xué)元件完成成像和色散，再使用濾波器將工作波段調(diào)至包含上述波長的帶寬范圍，則可以使SF6氣體的成像明顯區(qū)別于GIS設(shè)備環(huán)境背景成像，從而在接收器上明顯可見。SF6氣體的紅外吸收頻譜特性圖如圖1所示。

紅外成像法通過將SF6氣體圖像視頻化，可以在GIS設(shè)備不斷電的情況下迅速查找設(shè)備的泄漏點(diǎn)，具有準(zhǔn)確、直觀的特點(diǎn)。

由于自然界中在絕對(duì)零度以上的任何物質(zhì)都會(huì)持續(xù)不斷地向外輻射紅外光，因此檢測(cè)SF6氣體泄漏的紅外成像法不受GIS設(shè)備所處環(huán)境光照條件的影響。

3.2 激光成像法

SF6氣體作為一種惰性很強(qiáng)的氣體具有電負(fù)性很強(qiáng)的特點(diǎn)，表現(xiàn)在對(duì)自由電子具有較強(qiáng)的吸附力，從而可以吸收激光波長。激光成像法對(duì)GIS設(shè)備的SF6氣體的泄漏檢測(cè)，正是利用了SF6氣體可以吸收特定波長的激光的特性。在對(duì)GIS設(shè)備連接部件的激光掃描成像中，如果GIS設(shè)備連接部件發(fā)生SF6氣體泄漏，入射激光會(huì)掃描到空氣中的SF6氣體，而此時(shí)SF6會(huì)吸收掉一部分激光能量，從而導(dǎo)致發(fā)射激光的成像與GIS設(shè)備未發(fā)生泄漏情況下的成像不同，從而可以判斷出GIS設(shè)備是否存在SF6氣體的泄漏。

在利用激光成像法對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行SF6泄漏檢測(cè)時(shí)，工作設(shè)備不需要與GIS設(shè)備進(jìn)行直接接觸，GIS設(shè)備可以不停電作業(yè)，在提高氣體泄漏檢測(cè)工作效率的同時(shí)，也有力保證了工作人員的人身安全。

圖2為利用激光成像攝像機(jī)對(duì)GIS設(shè)備進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測(cè)。

4 結(jié)論

隨著我國電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展，交流高壓、超高壓工程的不斷投運(yùn)，GIS設(shè)備因?yàn)槠淇煽俊踩?、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)越來越多的應(yīng)用到當(dāng)今的輸變電工程當(dāng)中。因此，對(duì)影響GIS設(shè)備安全運(yùn)行的SF6氣體泄漏的檢測(cè)也變得越來越重要。本文分析了GIS設(shè)備SF6氣體泄漏檢測(cè)的傳統(tǒng)方法和現(xiàn)今比較成熟的光學(xué)成像法，不難看出傳統(tǒng)檢測(cè)方法已經(jīng)不能夠適用現(xiàn)在高壓、特高壓工程的需要，而光學(xué)成像法因?yàn)槠淇煽啃愿?、可以不停電運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越多的應(yīng)用，這也必然是將來GIS設(shè)備SF6氣體泄漏檢測(cè)方法的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]高亞娟，許婉，趙選勃.SF6氣體絕緣設(shè)備用O形圈密封結(jié)構(gòu)對(duì)比分析[J].高壓電器，2008.

[2]郭小凱，鄭炎，尹毅.基于光聲光譜技術(shù)SF6泄漏檢測(cè)技術(shù)[J].高壓電器，2010.

作者簡介：

劉佳（1985-），男，碩士研究生，國網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院徐州勘測(cè)設(shè)計(jì)中心工程師，研究方向：交流高壓變電站電氣二次設(shè)計(jì)。