紅外檢漏技術(shù)在SF6氣體絕緣設(shè)備中的應用研究

向霞　左鵬

摘 要：目前，電網(wǎng)中常用的SF6氣體檢漏設(shè)備不能對漏點位置準確定位，然而新型紅外檢漏儀可準確判定設(shè)備漏氣部位。利用紅外吸收光譜技術(shù)對SF6氣體絕緣設(shè)備進行紅外檢漏，文章根據(jù)現(xiàn)場檢測實例驗證紅外檢漏儀對漏氣點定位的可行性和準確性。

關(guān)鍵詞：紅外檢漏；SF6設(shè)備；定位

中圖分類號：TN219；TM507 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0046-02

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，SF6氣體絕緣設(shè)備在變電站中應用也越來越多。SF6氣體具有較好的化學穩(wěn)定性能，具有良好的絕緣性能和滅弧能力，是一種理想的絕緣介質(zhì)。所以，在國內(nèi)外電氣設(shè)備中逐步替代了常規(guī)的絕緣油材料。由于SF6的穩(wěn)定性極強，其溫室效應高于CO2對環(huán)境造成的嚴重影響。因此，不論從經(jīng)濟或環(huán)境角度上考慮，SF6氣體的泄露及排放都應嚴格控制。同時，設(shè)備內(nèi)部SF6氣體壓力減少后，會導致設(shè)備絕緣下降，滅弧能力變差，如不及時處理將會引起不必要的損失，造成嚴重的事故后果。

常規(guī)檢測方法只能發(fā)現(xiàn)SF6氣體絕緣設(shè)備漏氣，氣體壓力下降，無法準確定位漏氣點，僅采取對設(shè)備補氣的補救方法。如何準確檢測出漏氣點，從根本上解決設(shè)備漏氣故障，需要引進新的檢測技術(shù)。本文主要研究SF6氣體絕緣設(shè)備檢漏方法，以及對漏氣點的準確定位從而消除故障，運用新設(shè)備檢測實例來驗證紅外檢漏儀的可行性和準確性。

1 常規(guī)的檢漏方法

①肥皂水檢漏。將肥皂水涂抹在可能泄漏的地方，看是否有氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生，則確定有漏氣。此方法的缺點是工作量大，每個地方都需要進行檢測；且除GIS可帶電進行檢測外，其他設(shè)備均必須停電才能完成檢測。

②包扎法。將可能泄漏的地方用塑料袋包起來，等待一段時間后將檢漏儀探頭深入其中，可判斷設(shè)備包扎部位是否有漏氣的情況。此方法的缺點是不能對漏氣點進行準確的定位，工作盲目性較大；對敞開式設(shè)備檢測需要在停電時才可進行。電壓等級高的設(shè)備，操作不方便，需借助高空作業(yè)車等輔助設(shè)備。此方法適用于診斷性檢測。

③便攜式檢漏儀，俗稱電鼻子。將檢漏儀的探頭對SF6氣體絕緣設(shè)備周邊空氣進行掃描，若空氣中含有SF6氣體，則會發(fā)出報警聲，SF6氣體濃度越大則報警聲越強烈。由于空氣流動方向及SF6氣體泄漏量的大小具有不確定性，檢漏儀發(fā)現(xiàn)的部位不能準確定位出泄漏點。其缺點即只能檢測到漏氣的大概位置，不能對漏氣點進行準確定位。

2 紅外檢漏儀的檢測原理

當一束具有連續(xù)波長的紅外光通過物質(zhì)時，物質(zhì)分子中某個基團的振動頻率或轉(zhuǎn)動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量，原來的基態(tài)振（轉(zhuǎn)）動能級躍遷到能量較高的振（轉(zhuǎn)）動能級，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，該處波長的光就被物質(zhì)吸收，形成特定的紅外吸收光譜。SF6氣體絕緣設(shè)備紅外檢漏技術(shù)就是基于上述原理產(chǎn)生的。

在沒有SF6泄漏的情況下，紅外檢漏儀內(nèi)的圖像與普通攝像機產(chǎn)生的圖像相同，當有泄漏氣體出現(xiàn)在紅外檢漏儀拍攝區(qū)域內(nèi)時，紅外光由于經(jīng)過SF6氣體的吸收而使泄漏氣體出現(xiàn)區(qū)域的視頻圖像產(chǎn)生對比變化，形成煙霧狀陰影。氣體濃度越高，煙霧狀陰影越明顯。在這種方式下，即可通過圖像中的陰影來確定其泄漏點和散發(fā)方向，從而使檢測人員站在地面即能快速、準確定位SF6泄漏點。

SF6氣體紅外吸收光譜如圖1所示，SF6氣體的紅外吸收光譜集中在長波段，約為10.6 ？滋m，如果在檢測儀器的焦平面陣列探測器或傳感器上安裝一個適合分析SF6氣體吸收波長的窄帶濾光片，如10～11 ？滋m，就能有效地檢測到泄漏的SF6氣體。

紅外檢漏法相比與其他檢漏方法的優(yōu)勢在于：

①檢測時間短。利用紅外檢漏儀在現(xiàn)場進行測試時，可以在幾分鐘內(nèi)對一組設(shè)備或GIS的一個氣室進行全面掃描。

②靈活性強。紅外檢漏可以在不停電的情況下對設(shè)備或氣室進行檢測，并且紅外檢漏儀體積較小，重量較輕，可以方便地攜帶和使用，隨時可以對問題設(shè)備或氣室進行檢測。

③定位準確。在對漏氣的設(shè)備或氣室進行紅外檢漏時，可以在儀器的目鏡中清晰地看到SF6氣體從設(shè)備或氣室的漏氣點釋出，能夠準確地判斷出漏氣位置。

3 現(xiàn)場檢測案例

3.1 孝感某220 kV變電站35 kVHGIS開關(guān)SF6紅外檢漏

2013年7月24日，某變電站運行值班人員例行巡視時，發(fā)現(xiàn)35 kV HGIS汈31開關(guān)氣體壓力表指示下降，值班人員初步判斷該氣室有SF6氣體泄漏導致壓力下降。

隨后，檢修人員到現(xiàn)場用便攜式檢漏儀對其進行了檢測，檢漏儀在檢測過程中發(fā)出報警，確定該開關(guān)確實有漏氣現(xiàn)象。由于開關(guān)本體較大且有風，無法確定漏氣點的具體位置。隨后，檢修人員采用了紅外檢漏測試儀對該開關(guān)進行了全面掃描檢測，通過掃描整在鏡頭內(nèi)清晰看到有煙云狀氣團從瓷瓶的上法蘭附近不斷釋出。汈31開關(guān)漏氣點，如圖2所示，圖2中顯示的部位為氣體的漏氣點（圈出的位置為漏氣點），汈31開關(guān)泄漏氣體，如圖3所示，圖3圈出的部分煙霧繚繞即為外泄的SF6氣體。

根據(jù)檢測的漏點位置及大概漏氣量，工作人員展開故障排除工作。同時，聯(lián)系廠家人員聯(lián)合制定對該設(shè)備漏氣故障制定相應維修方案。經(jīng)過對該開關(guān)本體仔細檢查發(fā)現(xiàn)，漏氣點與紅外檢漏儀檢測的部位完全一致，在瓷瓶上法蘭與磁柱的澆筑部位有砂眼，驗證了紅外檢漏儀的精確定位。

3.2 漢川某110 kV變電站110 kV SF6開關(guān)紅外檢漏

2013年10月25日，變電站運行值班人員例行巡視時，發(fā)現(xiàn)#1主變110 kV側(cè)江01開關(guān)SF6氣體壓力表指示下降，值班人員初步判斷該開關(guān)有SF6氣體泄漏情況。同樣，檢修人員采用了紅外檢漏測試儀對江01開關(guān)機構(gòu)箱、氣體管道及三相本體進行仔細掃描。檢測結(jié)果顯示江01開關(guān)C相本體頂部有明顯的漏氣現(xiàn)象，初步判斷漏氣點位于上法蘭與蓋板之間有漏氣點，漏氣點位置如圖4所示，設(shè)備漏氣時的狀況如圖5所示。

聯(lián)系廠家人員，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)漏氣點的確在瓷瓶上法蘭與蓋板之間，漏氣原因為法蘭與蓋板間的密封墊破損所致，解決方案是卸下頂部蓋板起吊開關(guān)靜觸頭更換密封墊。

4 結(jié) 語

通過對現(xiàn)場漏氣設(shè)備檢測運用發(fā)現(xiàn)，紅外檢漏儀能夠便捷測試，準確定位SF6氣體泄漏點，且可在設(shè)備不停電的情況下進行測試，攜帶方便無需輔助設(shè)施提高工作效率，增加設(shè)備檢測周期，從而很好的驗證了紅外檢漏在現(xiàn)場運用的可行性和準確性，紅外檢測技術(shù)的引進對SF6氣體絕緣設(shè)備的安全運行有著重大的意義，在電力系統(tǒng)有著寬廣的應用前景。

參考文獻：

[1] 葉濤，尹建波，王瑞軍.紅外成像技術(shù)在SF6斷路器氣體檢漏中的應用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2010，（4）.

[2] 胡偉濤，隋少巾，韓建波.紅外檢漏成像儀在SF6電氣設(shè)備狀態(tài)檢修中的應用[J].高壓電器，2010，（10）.

[3] 徐元哲，胡智慧，劉縣，等.基于光譜吸收法SF6斷路器泄漏檢測技術(shù)的研究[J].電力學報，2009，（1）.

[4] 高樹國，鄭愛全，耿江海，等.應用激光成像技術(shù)檢測SF6電氣設(shè)備氣體泄漏[J].高壓電器，2010，（3）.