基于激光成像技術(shù)的SF6設(shè)備帶電檢測

摘要：為了解決傳統(tǒng)檢測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)備氣體帶電檢測的激光成像技術(shù)，通過對SF6氣體泄漏檢測的實例分析，表明基于激光成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測的方法可以遠距離帶電檢測，能安全快速高效的確定設(shè)備SF6氣體泄漏點，保證了人員安全，提高了檢修效率，減少了設(shè)備停電時間，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；帶電檢測

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氣體泄露問題也開始顯漏。發(fā)生SF6氣體泄漏，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)備的安全運行帶來嚴重的隱患，同時，泄漏的SF6氣體由于經(jīng)過電弧、電壓放電、溫度等因素的作用，能形成具有強烈的腐蝕性和毒性很大的分解物，從而有可能危害運行、檢修人員的安全，且SF6氣體是一種強烈的溫室氣體，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(yīng)；同時由于SF6氣體價格昂貴，大量補氣會使設(shè)備維修成本增加，因此加強對SF6設(shè)備的檢漏是非常有意義的。

長期以來對于SF6電氣設(shè)備泄漏問題總沒有好的檢漏方法，對SF6設(shè)備檢漏和查找漏點常用方法是：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)時間長、檢測靈敏度不高、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)泄漏檢測局限性的方法，確保設(shè)備的安全運行以及保障運行、檢修人員的人身健康和安全，成為一個亟需解決的問題。激光成像技術(shù)的出現(xiàn)，為帶電在線快速安全進行SF6氣體泄漏檢測提供了一種方法。本文對基于激光成像技術(shù)的SF6氣體泄漏檢測的方法進行了介紹，并通過對氣體泄漏檢測的實例分析，表明該方法可以遠距離帶電檢測，能快速高效的確定設(shè)備SF6氣體泄漏點，保證了人員安全，提高了檢修效率，減少了設(shè)備停電時間，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氣體是無色、無味的，其無法同絕緣油一樣直接可用肉眼觀察到泄漏和檢查到漏點；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(shè)備內(nèi)壓力的變化情況來定設(shè)備是否存在SF6氣體泄漏，當氣體密度繼電器壓力下降迅速，說明設(shè)備發(fā)生了SF6氣體泄漏，應(yīng)立即對其進行檢漏。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，當發(fā)現(xiàn)有SF6氣體泄露時，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，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小時后再用SF6檢漏儀分段測試。[9]這些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，只能確定泄漏點的大概區(qū)域，不能對其進行精確定位;

（2）對GIS和氣體絕緣變壓器等大型設(shè)備的漏電查找工作強度大工作量大、效果不明顯、經(jīng)常難以發(fā)現(xiàn)漏點，在查找過程中電力設(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。[10]

因此，采用帶電在線快速安全進行SF6氣體泄漏檢測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)射器瞄準被測設(shè)備區(qū)域發(fā)出入射激光，經(jīng)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(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，則其能量會被吸收一部分，返回到激光攝影機成像系統(tǒng)的激光強度由于經(jīng)過氣體煙霧的吸收將會減弱，從而導(dǎo)致無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(shù)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，見圖1。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，

3 實例應(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)、紅外圖像與可見光圖像融合技術(shù)的產(chǎn)品，是目前國內(nèi)及程度最高，功能最強大的SF6氣體泄漏激光成像產(chǎn)品。

3.1 案例一

某110kV變電站一臺110kV GIS自2008年9月26日運行人員發(fā)現(xiàn)避雷器氣室氣體密度繼電器壓力低的報警，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9m遠處進行檢測，且用時僅僅二十分鐘，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，能遠距離安全、高效的帶電檢測并確定泄漏點，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。

3.2 案例二

某220kV變電站一臺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(shè)備運行安全，當時應(yīng)對迎風(fēng)度夏需要緊急處理，2009年7月9日檢修人員使用SF6激光成像檢漏儀對母線桶進行檢漏，經(jīng)過近四十分鐘對母線氣室的檢測，最后發(fā)現(xiàn)B相中與A相相連接的氣管有泄漏點。

此次檢測花費的時間少，遠距離帶電檢測，說明SF6激光檢測成像技術(shù)具有很高的靈敏度，定位精確性，可實現(xiàn)帶電檢測，減少停電時間，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，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(shù)進行SF6氣體泄漏檢測方法，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距離對泄漏點進行檢測，保障了運行、檢修人員的不受觸電和氣體中毒危險；減少了停電時間，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)場漏點查找的效率，為實現(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

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收稿日期：