鄭州供電公司 變電檢修部 蘭 琦 閆慶方 趙亞軍

基于激光成像技術的SF6設備帶電檢測技術

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)定的化學熱能性質，在超高壓電氣設備中得到了廣泛應用，如采用SF6氣體絕緣的斷路器、隔離開關、互感器以及氣體絕緣金屬封閉組合電器（GIS）等。但SF6電氣設備在制造、安裝和使用過程中經常有漏氣問題發(fā)生，這不僅降低了電氣設備SF6開關滅弧室的滅弧能力和絕緣性能，給設備的安全運行帶來隱患，而且泄漏的SF6氣體經電弧、電壓放電、溫度等作用，會形成具有強烈腐蝕性和很大毒性的分解物，進而危害運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，會加劇大氣環(huán)境的溫室效應。同時，SF6氣體價格昂貴，大量補氣會使設備維修成本增加。因此，加強對SF6設備的檢漏工作具有重要的現(xiàn)實意義。長期以來，對SF6設備檢漏和查找漏點的常用方法有包扎法、皂水法以及手持檢漏儀進行檢測等，但這些方法都存在作業(yè)時間長、檢測靈敏度不高、氣體中毒以及需停電等局限性。激光成像技術出現(xiàn)后，為帶電進行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。目前，在變電運行和檢修中，主要依靠氣體密度繼電器檢測設備內壓力的變化情況，進而確定設備是否存在SF6氣體泄漏。當氣體密度繼電器壓力下降迅速，就說明設備發(fā)生了SF6氣體泄漏，應立即對其進行檢漏。其常用做法是，當發(fā)現(xiàn)有SF6氣體泄露時，將設備停電，用肥皂水或手持檢漏儀在設備瓷套和法蘭處檢測漏點，新投設備用塑料薄膜將設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)時間長，檢測靈敏度不高。以上方法不僅工作強度大，而且只能確定泄漏點的大概區(qū)域，不能對其進行精確定位。尤其是對GIS和氣體絕緣變壓器等大型設備進行漏點查找工作時，工作量大，且效果不明顯，經常難以發(fā)現(xiàn)漏點。

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

二、SF6激光成像檢漏儀的原理

SF6氣體具有極強的紅外吸收特性，當激光遇到SF6氣體時，會被SF6氣體吸收，激光強度將明顯減弱。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)射器瞄準被測設備區(qū)域發(fā)出入射激光，入射激光經過背景反射會形成反向散射激光進入激光攝影機成像系統(tǒng)。在沒有泄漏氣體的情況下,所產生的反向散射激光與反向散射陽光產生的圖像相同；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，會被吸收一部分，返回到激光攝影機成像系統(tǒng)的激光強度由于經過氣體煙霧的吸收將會減弱，從而形成與無泄漏時不同的激光成像。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,其泄漏源和移動方向都可以方便確定。該技術使正常不可見的SF6氣體泄漏在標準視頻顯示中可視化,檢測人員在監(jiān)視器上就可實時檢測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、實例應用

本文，筆者以南京順泰公司生產的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、激光掃描成像技術、紅外圖像與可見光圖像融合技術的產品，是目前國內普及程度最高、功能最強大的SF6氣體泄漏激光成像產品。

1.案例一。某110 kV變電站1臺110 kV GIS在2008年9月26日被運行人員發(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氣，此后一月需補氣一次。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9 m處進行作業(yè)，且用時僅僅20 m in。由此可見，SF6激光檢測成像技術可以在不影響電力生產的前提下，能遠距離/安全、高效的進行帶電檢測并確定泄漏點。

2.案例二.某220 kV變電站一臺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警，檢修人員對其補氣，此后每隔兩個月就要補氣一次，嚴重威脅設備運行安全，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行檢漏，經過近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。

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

四、結論

基于激光成像技術的SF6設備帶電檢測，能夠遠距離帶電檢測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態(tài)煙云形式顯現(xiàn)出來，從而可以直觀、準確、快速的發(fā)現(xiàn)并定位泄漏點。利用激光成像技術進行SF6氣體泄漏檢測方法，與常規(guī)方法相比較，可以安全的在遠距離對泄漏點進行檢測，保障了運行、檢修人員的健康和安全；減少了停電時間，提高了設備的供電可靠性；SF6氣體泄漏激光成像技術的應用，大大提高了現(xiàn)場漏點的查找效率，為實現(xiàn)SF6電氣設備的狀態(tài)檢修創(chuàng)造了良好條件。