紅外檢漏技術在SF6電流互感器中的應用

安 濱，陳仁剛，呂 楠，朱思萌

（1.國網山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118；2.國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277800）

紅外檢漏技術在SF6電流互感器中的應用

安 濱1，陳仁剛1，呂 楠1，朱思萌2

（1.國網山東省電力公司檢修公司，山東 濟南 250118；2.國網山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277800）

介紹了檢修現場應用的SF6電氣設備檢漏技術的基本原理。通過一起SF6電流互感器氣體泄漏的處理方法及過程，證明了紅外成像檢漏技術對SF6氣體泄漏點準確定位的有效性，同時針對漏氣原因，從日常檢修、設備制造及現場安裝等方面提出了相應的預防措施，具有較強的現場指導意義。

SF6電流互感器；紅外成像；氣體檢漏；密封狀況

0 引言

SF6氣體具有絕緣強度高、滅弧能力強、化學性能穩定等特點，以SF6氣體作為絕緣介質的電流互感器廣泛應用于電網當中。目前，500 kV變電站敞開式設備區的電流互感器大多為SF6氣體絕緣電流互感器，其內部SF6氣體壓力通常為0.4-0.5 MPa。當SF6電流互感器出現密封不良問題時，內部的SF6氣體會因為內外壓差泄漏到大氣當中。SF6氣體如發生泄漏，一方面會引起電流互感器的絕緣強度下降，給電流互感器的安全穩定運行帶來風險；另一方面SF6氣體作為一種強溫室效應的氣體（其溫室效應是同等質量CO2的23 900倍），大量泄漏會嚴重破壞大氣環境。

當SF6電流互感器發生漏氣時，通常需要檢修人員不斷補氣以維持額定壓力。在補氣的過程中，如果操作不當或者管路密封不嚴，外界水分會大量滲入設備，導致SF6氣體濕度增加，嚴重時會導致電網絕緣事故。同時，SF6氣體價格昂貴，大量補氣會導致設備維修成本大量增加，因此快速查找SF6氣體的泄漏部位具有十分重要的意義。

1 常用SF6氣體檢漏方法

SF6電流互感器通過密度繼電器對SF6氣體的壓力進行實時監測，當發現氣體壓力低于額定壓力或者達到閉鎖報警值時，需要立即對設備進行檢漏，查找漏氣點。目前對SF6充氣設備進行氣體檢漏的方法主要有2種，為皂水法和局部包扎法。

皂水法是對易漏部位涂抹肥皂水，進行觀察。此法成本低廉，可以直觀觀察到漏氣現象，但是需要對易漏部位逐個涂抹，工作量大，可操作性差，在現場較少采用。局部包扎法是將可能漏氣的部位用密封性能好的塑料袋包扎起來，經過一段時間的靜置后，用便攜式氣體檢漏儀對塑料袋中的氣體進行檢查，通過檢漏儀的報警情況判斷該部位是否有氣體泄漏。局部包扎法在現場應用較多，但此種方法只能找到泄漏面，無法對泄漏點進行精確定位，而且在現場應用時，易受現場風力條件的影響，風力較大時容易造成誤報警。以上2種檢漏方法最主要的缺點是不能對帶電設備進行檢漏，只能在停電條件下進行，且耗時較長，不能滿足現場快速檢測的要求。

光學檢漏技術是近年來興起的新型檢漏技術，較為成熟的有激光檢漏技術和紅外檢漏技術。這2種技術都是利用SF6氣體的紅外吸收特性強于空氣的特點，使平時不可見的SF6氣體在視域中顯現出來，并能在設備帶電的情況下進行氣體檢漏，無需接觸設備就可實現對泄漏點的檢測，保證了工作人員的人身安全，大大提高了現場的檢修效率。但激光檢漏儀不能對體積較小的設備進行全方位檢漏，存在檢測死角；而紅外檢漏儀無需激光發生器，儀器輕便，可以對設備進行全方位檢漏，更加適合現場的快速實時檢漏。

2 紅外檢漏技術原理

當紅外輻射在氣體中傳播時，氣體分子會對光輻射進行吸收、散射，從而使光能衰減。不同氣體對紅外輻射具有選擇性吸收的特點，因此利用氣體在某一特定波段的吸收特性可以實現對該氣體的檢測。SF6氣體在紅外波段（中心波長為10.56 μm）具有非常強的吸收特性，如圖1所示。紅外檢漏成像儀利用SF6氣體的這一吸收特性制成。紅外檢漏成像儀采用先進的高靈敏度量子阱探測器，同時探測器上安裝了分析SF6氣體吸收波長的窄帶濾光片，能夠準確檢測到SF6氣體泄漏點，并即時形成層次感極佳的直觀紅外圖像。當SF6氣體設備發生氣體泄漏時，紅外光由于SF6氣體的吸收而使泄漏氣體區域形成煙霧狀陰影。泄漏的SF6氣體越多，煙霧狀陰影越明顯。在這種情況下，可通過圖像中的陰影來判斷設備的泄漏點和泄漏方向，從而實現了遠距離定位SF6氣體泄漏點的目的。

圖1 SF6氣體紅外吸收光譜

菲力爾（FLIR）公司的Gas Find IR-LW型SF6氣體檢漏儀就是利用紅外檢漏技術制造的新型檢漏儀器，它能夠實現對30 m范圍內泄漏點的準確定位，同時靈敏度極高，可以達到0.001 mL/s，儀器輕便，并且可以實現對紅外檢漏視頻的實時存儲和分析。

3 實例分析

3.1 現場檢測及分析

2015-05-27，某500 kV變電站檢修人員在完成變電站5012，5013電流互感器更換工作后，與運行人員一起去現場開展驗收工作。在讀取密度繼電器壓力值時發現，5012電流互感器A相異常，表壓為0.4 MPa，低于額定壓力0.45 MPa，其余5臺新更換電流互感器壓力均在0.45-0.47 MPa之間，壓力無異常。

初步懷疑為5012電流互感器A相發生SF6氣體泄漏。現場人員立即用Gas Find IR-LW紅外檢漏成像儀對5012電流互感器A相進行SF6檢漏，在本體防爆膜附近發現有大量煙霧成像，SF6檢漏結果如圖2所示。現場工作人員乘高空車對防爆膜進行檢查，防爆膜外觀良好，但用手能感覺到明顯的泄漏氣流，SF6氣體泄漏速度較快。

圖2 SF6氣體檢漏紅外圖像

3.2 漏氣處理

為盡快消除缺陷，避免送電后事故進一步擴大，現場立即對5012電流互感器A相剩余SF6氣體進行回收處理，對防爆膜進行更換。在拆下舊防爆膜時發現，防爆膜底座法蘭位置有腐蝕現象，法蘭壓緊的“O”形密封圈也同樣存在腐蝕現象，且密封圈兩側只有一側涂膠。現場工作人員立即更換新法蘭和“O”形密封圈，并在密封圈兩側都涂膠，將法蘭上的螺絲擰到規程要求的力矩，使密封圈壓緊并受力均勻。

2015-05-29，故障處理完畢。5012電流互感器A相耐壓試驗合格后，投入運行。充入SF6氣體后12 h，24 h以及投入運行后的12 h，使用Gas Find IR-LW紅外檢漏成像儀對5012電流互感器A相進行檢漏，沒有發現氣體泄漏點，且密度繼電器顯示壓力正常，電流互感器運行良好。

3.3 原因分析

故障相電流互感器防爆膜底座法蘭有腐蝕現象，引起對防爆膜“O”型密封圈的腐蝕，從而造成密封不良導致漏氣。密封圈材質表面粗糙，使用時應雙面涂膠，防止氣體透過密封圈向外滲漏。現場滲漏的密封圈只發現一側有涂膠痕跡，初步認為是氣體滲漏的主要原因。

3.4 預防措施

根據以上現場檢測、分析及處理結果，為了盡量減少檢修設備的漏氣對電流互感器投入運行后發生事故的可能性，建議采取如下預防措施。

（1） 合理優化現場氣體檢漏工序。針對現場檢修設備的漏氣現象，可以先用便攜式檢漏儀通過包扎法粗略估計漏氣位置，再用紅外檢漏儀準確定位，查找現場漏氣點。同時在日常的運維工作當中，加強對電流互感器的防爆膜、充氣嘴、一次接線板等易漏點的紅外檢漏工作。

（2） 加強設備質量管控。嚴格管控電流互感器制造、裝配及出廠試驗等環節，安排專門人員赴廠監造，確保電流互感器出廠質量。

（3） 在電流互感器現場安裝過程中，嚴格按照標準化作業指導書進行有關作業，提高現場安裝質量，杜絕人為因素造成的現場安裝質量問題。

（4） 對同批次、同型號的電流互感器做好統計工作。在以后的更換工作中，對此類電流互感器應加強監測，對出現的同類型缺陷應立即處理。

4 結束語

此次檢修案例表明了紅外成像檢漏技術對SF6氣體泄漏點準確定位的有效性，為現場檢修策略的正確制定提供了有力支撐。由于本次檢漏準確、及時，并處理果斷，減少了新電流互感器投入運行后發生事故的可能性，保證了電網的安全穩定運行。

紅外成像檢測SF6氣體泄漏技術能實時、遠距離對SF6電流互感器的密封狀況進行定量檢漏檢測，實現對泄漏源的快速定位，為SF6電流互感器的氣體檢漏和消缺提供了新方法。在日常的檢修工作中，應加強對現場工作人員使用紅外檢漏儀的培訓，廣泛開展紅外檢漏工作，結合局部包扎法，優化現場SF6氣體檢漏方法，提高現場檢修效率。

1 國家電力公司.六氟化硫電氣設備監督細則［M］.北京：中國電力出版社，1997.

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3 曲文韜，黃 銳，呂俊濤.220 kV GIS設備漏氣原因分析及預防措施［J］.電力科學與工程，2013，29（8）：21-26.

4 葉 濤，尹建波，王瑞軍.紅外成像技術在SF6斷路器氣體檢漏中的應用［J］.內蒙古電力技術，2010，28（4）：31-33.

5 胡偉濤，隋少臣，韓建波.紅外檢漏成像儀在SF6電氣設備狀態檢修中的應用［J］.高壓電器，2010，46（10）：90-92，96.

2015-12-28。

安 濱（1990-），男，助理工程師，主要從事變電檢修方面的工作，email：903645904@qq.com，

陳仁剛（1984-），男，工程師，主要從事變電檢修方面的工作。

呂 楠（1987-），男，助理工程師，主要從事變電檢修方面的工作。

朱思萌（1988-），男，工程師，主要從事變電檢修方面的工作。