基于激光成像技術的SF6設備帶電檢測

摘要：為了解決傳統(tǒng)檢測SF6設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設備氣體帶電檢測的激光成像技術，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，減少了設備停電時間，可提高供電可靠性。

關鍵詞：SF6氣體；激光成像技術；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)定的化學熱能性質[1]，因此在超高壓電氣設備中得到廣泛的應用，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。但伴隨著SF6閉組合電器（GIS）等。但伴隨著SF6氣體絕緣設備在高壓電氣裝置中的大量使用，由于SF6電氣設備制造、安裝等質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嚴重的隱患，同時，泄漏的SF6氣體由于經過電弧、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；同時由于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設備的檢漏是非常有意義的。

長期以來對于SF6電氣設備泄漏問題總沒有好的檢漏方法，對SF6設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備內壓力的變化情況來定設備是否存在SF6氣體泄漏，當氣體密度繼電器壓力下降迅速，說明設備發(fā)生了SF6氣體泄漏，應立即對其進行檢漏。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備的漏電查找工作強度大工作量大、效果不明顯、經常難以發(fā)現(xiàn)漏點，在查找過程中電力設備需要停電；

（3）需要靠近設備，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)射器瞄準被測設備區(qū)域發(fā)出入射激光，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，則其能量會被吸收一部分，返回到激光攝影機成像系統(tǒng)的激光強度由于經過氣體煙霧的吸收將會減弱，從而導致無泄漏與有泄漏兩種情況下的反向散射激光產生差異，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)、放大成像及數據處理系統(tǒng)、顯示及記錄系統(tǒng)等組成，

3 實例應用

本文采用南京順泰公司生產的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、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，是目前國內及程度最高，功能最強大的SF6氣體泄漏激光成像產品。

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激光檢測成像技術可以在不影響電力生產的前提下，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，嚴重威脅設備運行安全，當時應對迎風度夏需要緊急處理，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，與常用方法相比較，不需要設備停電，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)場漏點查找的效率，為實現(xiàn)SF6電氣設備的狀態(tài)檢修創(chuàng)造了良好條件。

參考文獻

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

收稿日期：