高壓電氣設備SF6檢漏方法比較和應用

曾令甫，張良偉，馬進明，王　　棟

高壓電氣設備SF6檢漏方法比較和應用

曾令甫，張良偉，馬進明，王棟

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南250118）

近年來，利用紅外成像法檢測GIS設備SF6氣體泄漏在電力系統得到廣泛應用，該檢測方法具有不需停電、遠距離、直觀有效的優點，但在輕微漏氣或室外大風情況下，可能無法精確定位泄漏點。應用案例表明，結合使用紅外成像法和鹵化物檢測法進行泄漏點精確定位，是行之有效的方法。通過對泄漏點的精確定位，可以給出更加準確的檢修建議。

SF6氣體；泄漏點；精確定位；氣體絕緣開關設備；紅外成像法；鹵化物檢測法

0　　引言

SF6氣體由于具有極佳的絕緣性能、滅弧性能和散熱性能而成為氣體絕緣開關設備的首選絕緣介質［1］。隨著GIS設備在電力系統的大量應用，SF6氣體泄漏現象也越來越多。紅外成像法能使SF6氣體以動態煙霧的形式呈現在背景環境下，操作方便，直觀有效，檢測距離較遠［2］；鹵化物檢測法可檢測到泄漏點附近的SF6氣體，并以不同頻率聲光報警的方式反饋給工作人員，檢測距離較近。兩種檢測方法相結合，是行之有效的精確定位漏氣點的方法。

1　GIS設備漏氣的原因

造成高壓電氣設備SF6氣體泄漏的原因有很多，歸納起來主要有以下3個方面：設計存在缺陷、制造精度不夠、外殼有砂眼、裝配質量不合格等；現場安裝不當、密封處理不到位、工藝不達標等；運行維護時出現振動、開裂、密封材料老化、閥門閉合不嚴等。

2　　常用SF6氣體檢漏方法

高壓電氣設備SF6氣體檢漏方法可分為主動式和被動式兩種。主動式檢測方法主要有鹵化物檢測法、激光成像法、激光光聲光譜檢測法、吸光度—體積分數檢測法、紫外線電離檢漏法和差分吸收激光雷達檢測法等。被動式檢測方法主要有肥皂泡檢測法、包扎檢測法、真空監視法、紅外成像法和濕敏電容及傳感器測量法等［3］。以上各種方法優缺點如表1所示，其中紅外成像法和鹵化物檢測法在電力生產中應用最為廣泛。

2.1紅外成像法的檢測原理

紅外成像法又被稱為 “紅外吸收光譜分析法（Infrared Absorption Spectroscopy，IR）”，其基本原理是基于不同物質具有不同的紅外吸收光譜。紅外光是電磁波的一種，其波長為0.75～1 000 μm。當紅外光照射物質時，如果分子中某一基團的振動頻率正好與其相同，物質就能吸收這一頻率的紅外光從低能級躍遷到較高的能級，產生紅外光吸收光譜。物質的紅外吸收光譜是其分子結構的客觀反映，譜圖中的吸收峰與分子中各基團的振動形式相對應，出現在一定波長位置且能代表某基團存在并有較高強度的吸收峰叫作特征吸收峰。SF6氣體的紅外吸收特性很強，其特征吸收峰集中在10.56 μm處［4］。基于上述原理，當紅外光穿過SF6氣體進入探測器時，其能量會被吸收一部分，從而在成像系統內形成肉眼可見的灰白色“煙霧”，進而發現泄漏。

表1　　常用SF6氣體檢漏方法優缺點對比

FLIR公司的GF306型紅外檢測儀采用紅外被動式成像，配備制冷型量子阱探測器，檢測波長10～11 μm，探測靈敏度可達0.001 mL/s，對于極微量的泄漏，都可以輕易檢測。另外，該儀器防塵防水、工作溫度范圍廣，可進行錄像、拍照，配備大容量SD卡，易于存儲和分析數據，在電力生產現場應用廣泛。

在使用紅外檢漏儀進行檢測時，雖然可以遠距離發現泄漏區域，在輕微漏氣或室外大風情況下，可能無法精確定位泄漏點，從而無法給出準確的檢修建議。

2.2鹵化物檢漏法的原理

金屬鉑在800～900℃溫度下會發生正離子發射，當遇到鹵素氣體時，這種發射會急劇增加，這就是所謂的“鹵素效應”，利用此效應可制成鹵素檢漏儀。該類儀器分兩類：其一為傳感器與被檢件相連接的稱為固定式檢漏儀；其二為傳感器在被檢件外部搜索的稱為便攜式檢漏儀。在電力生產現場中使用的主要是便攜式檢漏儀，其提示泄漏的方式為高頻聲光報警。

鹵化物檢漏法屬于主動式檢測方法，其探測距離一般在10 cm之內，因此使用這種方法在一定區域內查找，能精確定位泄漏點，從而推斷漏氣原因。

3　　應用案例

3.1案例1

2014-10-10，500 kV某變電站3號主變500 kV 側504117接地開關B相氣室壓力降低到0.37 MPa（額定壓力應為0.4 MPa）。使用GF306紅外成像儀對3號主變500 kV側504117接地開關紅外檢漏中，通過多角度、多方位仔細觀察，發現504117接地開關B相傳動軸上方存在大量漏氣現象（圖1）。根據現場風速和風向，檢修人員確認泄漏點在504117接地開關B相傳動軸下部。

為精確定位漏氣點，使用便攜式SF6檢漏儀對504117接地開關B相傳動軸周圍進行細致檢測，發現在接地開關分合觀察窗附近氣體泄漏最為嚴重。隨后，檢修人員將觀察窗簡單拆解，并將便攜式SF6檢漏儀探頭放入其內部進行檢測，最終確認漏氣點位置，見圖2。

圖1　漏氣視頻截圖（灰白色為SF6）　

圖2　　漏氣點位置

504117接地開關B相氣室通過兩個密封墊與開關分合觀察窗進行隔離，在解體檢修時發現兩個密封墊均有不同程度的損壞。

3.2案例2

2014-10-09，500 kV某變電站220 kV氣體絕緣組合電器的201-2開關氣室壓力降至額定壓力之下。利用紅外成像法對該氣室進行檢漏，發現B相與母線連接法蘭下部有大量灰白色煙霧冒出，見圖3。

隨后，檢修人員使用便攜式檢漏儀對該氣室B相與母線連接法蘭處進行近距離檢測，最終發現漏氣點位于該法蘭打膠孔處，見圖4。

圖3漏氣視頻截圖

圖4漏氣點示意

4　　結語

在使用紅外成像法進行檢測時，受成像檢漏儀靈敏度限制和外界大風等環境影響，有時只能確定泄漏的大概區域，無法精確找到泄漏點。在使用鹵化物檢測法進行檢測時，測量范圍較小，且便攜式檢漏儀探頭距離泄漏點越近，聲光報警頻率越高。紅外成像法和鹵化物檢測法在檢測主動性、檢測距離、顯示方式上均能夠很好互補，在將兩種方法結合使用后，可精確定位SF6氣體泄漏點，具有非常好的實踐效果。

只有精確定位泄漏點之后，才能進一步推斷泄漏原因，從而給出更加準確的檢修建議，為檢修方案的制定提供充足的信息支撐。

［1]高樹國，鄭愛全，耿江海，等.應用激光成像技術檢測SF6電氣設備氣體泄漏［J］.高壓電器，2010，46（3）：103-105.

［2]王偉，馮新巖，牛林，等.利用紅外成像法檢測GIS設備SF6氣體泄漏［J］.高壓電器，2012，48（4）：84-87.

［3]袁仕奇，代洲，陳芳.高壓電氣設備SF6氣體泄漏檢測方法比較［J］.南方電網技術，2013，7（2）：54-58.

［4]藺麗華，吳冬梅，李杰，等.基于混合高斯背景模型的SF6泄漏自動檢測［J］.西北大學學報，2014，44（3）：379-382.

Comparation and Application of SF6Leakage Detection Methods in High Voltage Electrical Equipment

ZENG Lingfu，ZHANG Liangwei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

In recent years，infrared imaging method is widely applied to detect SF6gas leakage in the electric power system，which has advantages of electrification，long distance and effectiveness.However，this method may not be able to accurately locate the leakage point in the case of a slight leakage or outdoor wind conditions.Application examples show that using infrared imaging method and the halide detection method in combination to locate the leakage point is an effective method. More accurate maintenance proposals may be given through the precise leakage point location.

SF6gas；leakage point；precise location；gas insulated switchgear；infrared imaging method；halide detection method

TM595

B

1007-9904（2016）06-0037-02

2016-02-25

曾令甫（1977），男，工程師，主要從事電力生產管理工作；張良偉（1988），男，工程師，主要從事電氣試驗和絕緣監督方面的工作；馬進明（1981），男，工程師，主要從事電力生產管理工作；王棟（1970），男，高級技師，主要從事變電檢修現場管理工作。