基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測(cè)

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摘要：為了解決傳統(tǒng)檢測(cè)SF6設(shè)備氣體泄漏方法存在人員安全受危害和供電可靠性差等局限性，該文介紹了用于SF6設(shè)備氣體帶電檢測(cè)的激光成像技術(shù)，通過(guò)對(duì)SF6氣體泄漏檢測(cè)的實(shí)例分析，表明基于激光成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)的方法可以遠(yuǎn)距離帶電檢測(cè)，能安全快速高效的確定設(shè)備SF6氣體泄漏點(diǎn)，保證了人員安全，提高了檢修效率，減少了設(shè)備停電時(shí)間，可提高供電可靠性。

關(guān)鍵詞：SF6氣體；激光成像技術(shù)；泄漏檢測(cè)；帶電檢測(cè)

0 引言

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)[1]，因此在超高壓電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，如采用SF6氣體絕緣的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器以及氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）等。但伴隨著SF6閉組合電器（GIS）等。但伴隨著SF6氣體絕緣設(shè)備在高壓電氣裝置中的大量使用，由于SF6電氣設(shè)備制造、安裝等質(zhì)量因素以及元件老化和外力損壞等因素[2][3][4 ]，SF6氣體泄露問(wèn)題也開(kāi)始顯漏。發(fā)生SF6氣體泄漏，不僅降低了電氣設(shè)備SF6開(kāi)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(lái)嚴(yán)重的隱患，同時(shí)，泄漏的SF6氣體由于經(jīng)過(guò)電弧、電壓放電、溫度等因素的作用，能形成具有強(qiáng)烈的腐蝕性和毒性很大的分解物，從而有可能危害運(yùn)行、檢修人員的安全，且SF6氣體是一種強(qiáng)烈的溫室氣體，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)由于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(duì)SF6設(shè)備的檢漏是非常有意義的。

長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于SF6電氣設(shè)備泄漏問(wèn)題總沒(méi)有好的檢漏方法，對(duì)SF6設(shè)備檢漏和查找漏點(diǎn)常用方法是：包扎法、皂水法以及手持檢漏儀等方法[5][6][7]，這些方法存在作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)靈敏度不高、氣體中毒以及需停電等局限性，影響供電的可靠性。尋找一種能有效解決傳統(tǒng)泄漏檢測(cè)局限性的方法，確保設(shè)備的安全運(yùn)行以及保障運(yùn)行、檢修人員的人身健康和安全，成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。激光成像技術(shù)的出現(xiàn)，為帶電在線快速安全進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測(cè)提供了一種方法。本文對(duì)基于激光成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測(cè)的方法進(jìn)行了介紹，并通過(guò)對(duì)氣體泄漏檢測(cè)的實(shí)例分析，表明該方法可以遠(yuǎn)距離帶電檢測(cè)，能快速高效的確定設(shè)備SF6氣體泄漏點(diǎn)，保證了人員安全，提高了檢修效率，減少了設(shè)備停電時(shí)間，可提高供電可靠性。[8]

1 SF6氣體檢漏的傳統(tǒng)方法及其局限性

SF6氣體是無(wú)色、無(wú)味的，其無(wú)法同絕緣油一樣直接可用肉眼觀察到泄漏和檢查到漏點(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(cè)設(shè)備內(nèi)壓力的變化情況來(lái)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，說(shuō)明設(shè)備發(fā)生了SF6氣體泄漏，應(yīng)立即對(duì)其進(jìn)行檢漏。檢漏的傳統(tǒng)方法主要包括:皂水法、包扎法以及使用手持式檢漏儀等；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(cè)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小時(shí)后再用SF6檢漏儀分段測(cè)試。[9]這些方法能夠在一定程度上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，但仍然存在明顯的局限性:

（1）作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、檢測(cè)靈敏度不高，只能確定泄漏點(diǎn)的大概區(qū)域，不能對(duì)其進(jìn)行精確定位;

（2）對(duì)GIS和氣體絕緣變壓器等大型設(shè)備的漏電查找工作強(qiáng)度大工作量大、效果不明顯、經(jīng)常難以發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，在查找過(guò)程中電力設(shè)備需要停電；

（3）需要靠近設(shè)備，存在觸電和氣體中毒的危險(xiǎn)。[10]

因此，采用帶電在線快速安全進(jìn)行SF6氣體泄漏檢測(cè)的方法是有重要意義的。

2 SF6激光成像檢漏儀的原理

SF6氣體由于其具有極強(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SF6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(cè)設(shè)備區(qū)域發(fā)出入射激光，經(jīng)過(guò)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(méi)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(yáng)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，則其能量會(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(guò)氣體煙霧的吸收將會(huì)減弱，從而導(dǎo)致無(wú)泄漏與有泄漏兩種情況下的反向散射激光產(chǎn)生差異，最終造成各自的激光成像不同。SF6氣體濃度越濃,吸收就越大, 激光成像對(duì)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(jiàn),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(jiàn)的SF6氣體泄漏在標(biāo)準(zhǔn)視頻顯示中可視化,檢測(cè)人員在監(jiān)視器上就可實(shí)時(shí)檢測(cè)SF6氣體由此可以發(fā)現(xiàn)有無(wú)SF6氣體泄漏，見(jiàn)圖1。利用該原理開(kāi)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，

3 實(shí)例應(yīng)用

本文采用南京順泰公司生產(chǎn)的RLI-07型SF6氣體泄漏激光成像檢漏儀，其是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(jiàn)光圖像融合技術(shù)的產(chǎn)品，是目前國(guó)內(nèi)及程度最高，功能最強(qiáng)大的SF6氣體泄漏激光成像產(chǎn)品。

3.1 案例一

某110kV變電站一臺(tái)110kV GIS自2008年9月26日運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)避雷器氣室氣體密度繼電器壓力低的報(bào)警，檢修人員對(duì)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(duì)該氣室進(jìn)行泄漏檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)氣體密度繼電器的表底漏氣。

在這次檢測(cè)中檢修人員處于離泄漏點(diǎn)9m遠(yuǎn)處進(jìn)行檢測(cè)，且用時(shí)僅僅二十分鐘，由此可見(jiàn)，SF6激光檢測(cè)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、高效的帶電檢測(cè)并確定泄漏點(diǎn)，以直觀的圖像顯示泄漏情況，且保證了檢修人員不受觸電和氣體中毒的危險(xiǎn)。

3.2 案例二

某220kV變電站一臺(tái)220kV GIS自2009年4月15日發(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(duì)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，當(dāng)時(shí)應(yīng)對(duì)迎風(fēng)度夏需要緊急處理，2009年7月9日檢修人員使用SF6激光成像檢漏儀對(duì)母線桶進(jìn)行檢漏，經(jīng)過(guò)近四十分鐘對(duì)母線氣室的檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)B相中與A相相連接的氣管有泄漏點(diǎn)。

此次檢測(cè)花費(fèi)的時(shí)間少，遠(yuǎn)距離帶電檢測(cè)，說(shuō)明SF6激光檢測(cè)成像技術(shù)具有很高的靈敏度，定位精確性，可實(shí)現(xiàn)帶電檢測(cè)，減少停電時(shí)間，提升供電可靠性。 

4 結(jié)論

基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測(cè)，能夠遠(yuǎn)距離帶電檢測(cè)SF6氣體泄漏，可使無(wú)色無(wú)味的SF6氣體在顯示屏上以可見(jiàn)的動(dòng)態(tài)煙云形式顯現(xiàn)出來(lái)，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(cè)方法，與常用方法相比較，不需要設(shè)備停電，從而可以安全的在遠(yuǎn)距離對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，保障了運(yùn)行、檢修人員的不受觸電和氣體中毒危險(xiǎn)；減少了停電時(shí)間，可提高使設(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(chǎng)漏點(diǎn)查找的效率，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。

參  考  文  獻(xiàn)

 [1] 吳變桃, 肖登明, 尹毅. GIS中SF6氣體泄漏光學(xué)檢測(cè)新技術(shù)[J].高壓電器,2005,41(2):116～118.

[2] 張金星, 許鐵洪, 李彩霞. SF6斷路器泄漏問(wèn)題分析及防范措施[J].河北電力技術(shù),2007,26(6):25,40.

[3] 肖輝, 吳學(xué)斌, 曾祥君, 童小嬌. LW7-220型SF6斷路器的常見(jiàn)常見(jiàn)缺陷及處理[J].高電壓技術(shù),2006,32(2):108～109.

[4] 朱棟. LW25-126型SF6斷路器的常見(jiàn)泄漏點(diǎn)及快速查找方法[J].寧夏電力,2004(1):38～39,43.

[5] 朱棟. SF6電氣設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)定量檢漏檢測(cè)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].電氣應(yīng)用,2007,28(13):30～35.

[6] 田勇, 閻春生, 孫利時(shí). 利用激光成像技術(shù)定位檢測(cè)SF6 設(shè)備氣體泄漏[J]. 東北電力技術(shù),2005(12):35～37.

[7] 史衛(wèi)國(guó), 高林蔚. SF6絕緣電器的現(xiàn)場(chǎng)檢漏及適用性[J]. 華東電力,2001(10):39～40.

[8] 徐元哲, 胡智慧, 劉縣, 趙鑫, 周紅晶. 基于光譜吸收法SF6斷路器泄漏檢測(cè)技術(shù)的研究 [J]. 電力學(xué)報(bào),2009, 24(1):12～15..

[9] 張秉俊. SF6電氣設(shè)備檢修過(guò)程中若干問(wèn)題的探討[J]. 安徽電力,2007,24(4):52～54.

[10] 蔡巍, 李帆, 馬繼先, 張殿松, 馬珂. SF6激光檢漏儀校驗(yàn)技術(shù)研究[J]. 華北電力技術(shù),2009(9):28～31.

收稿日期：

作者簡(jiǎn)介：

閆慶方(1982—)，男，碩士，助理工程師，從事變電檢修及電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析與控制工作；

蘭琦（1976—）男，高級(jí)技師，助理工程師，從事變電檢修和管理工作;

田鳳蘭(1975—)，女，碩士，工程師，從事電力系統(tǒng)電能質(zhì)量管理與高電壓絕緣技術(shù)研究。