王義平，蔡雪峰，黃成吉

（1.廣州華潤(rùn)熱電有限公司，廣東廣州 511455；2.廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州 510080）

0 引言

SF6氣體絕緣金屬封閉式組合電器(GIS)因其占地面積小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。SF6氣體具有無(wú)色無(wú)味的特性，GIS設(shè)備內(nèi)部通常以0.4～0.6 MPa的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)[1]。如果設(shè)備出現(xiàn)密封性缺陷，SF6氣體會(huì)因?yàn)閮?nèi)外壓差泄漏到大氣中，會(huì)有以下弊端[2-3]：

（1）引起高壓帶電設(shè)備內(nèi)部絕緣性能下降，形成安全隱患；

（2）SF6氣體是一種強(qiáng)溫室效應(yīng)氣體，氣體泄漏會(huì)污染環(huán)境；

（3）需要不斷補(bǔ)充SF6氣體以維持運(yùn)行，增加生產(chǎn)成本。

傳統(tǒng)的SF6氣體檢漏方法有皂水法和聲光報(bào)警法。皂水法簡(jiǎn)單直觀，但需逐個(gè)部位涂抹觀察，工作量大；聲光報(bào)警法使用檢漏儀器沿設(shè)備表面移動(dòng)監(jiān)測(cè)，還可配合局部包扎法進(jìn)行，檢測(cè)儀器根據(jù)氣體泄漏量的大小發(fā)出相應(yīng)等級(jí)的警告信號(hào)，該方法經(jīng)多次比較驗(yàn)證以確定漏氣部位，靈敏度高，缺點(diǎn)信號(hào)是受操作不當(dāng)或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境（例如：風(fēng)量）的干擾，此外這兩種方法需要測(cè)試人員接近被測(cè)設(shè)備，而不能探測(cè)高壓帶電設(shè)備的本體[4]。

紅外成像法是近年來(lái)興起的新技術(shù)，能使泄漏的SF6氣體以動(dòng)態(tài)煙霧的形式呈現(xiàn)在檢測(cè)儀器的顯示畫(huà)面中，操作方便，直觀有效，是一種快速安全的現(xiàn)場(chǎng)查找漏氣部位的方法[5-8]。

1 紅外成像法的檢測(cè)原理

波長(zhǎng)在0.75～1 000μm之間的電磁波被稱為紅外光，具有連續(xù)波長(zhǎng)的紅外光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，其中某些波長(zhǎng)的光被吸收，形成特定的紅外吸收光譜，SF6氣體的紅外吸收特性很強(qiáng)，其吸收光譜主要集中于10.55μm處，見(jiàn)圖1所示?；谠撛?，紅外成像法在由衍射光學(xué)元件完成成像和色散的基礎(chǔ)上，通過(guò)濾波器將工作波段調(diào)至包含上述波長(zhǎng)的窄帶(10～11μm)，則使無(wú)色無(wú)味的不可見(jiàn)SF6氣體異于背景圖像，在儀器的取景器上清晰可見(jiàn)[9]。

圖1 SF6氣體紅外吸收光譜圖

2 現(xiàn)場(chǎng)GIS設(shè)備SF6氣體泄漏問(wèn)題描述

某電廠220 kV GIS設(shè)備型號(hào)ZF11-252(L)，共有9個(gè)間隔，50個(gè)獨(dú)立氣室。2009年6月投入運(yùn)行。從2012年9月開(kāi)始，#1主變間隔2 M刀閘氣室的SF6氣體壓力下降，其額定壓力為0.50 MPa（20℃），多次氣體補(bǔ)充后計(jì)算該氣室漏氣量不大，但氣室容量較小，所以年漏氣率較高，此外該氣室泄漏點(diǎn)還有隱蔽性和間歇性的特點(diǎn)，例如有時(shí)該氣室壓力維持三個(gè)月保持不變。電廠組織多次、多方法查漏均無(wú)效果，氣室漏氣點(diǎn)一直無(wú)法準(zhǔn)確定位，該氣室長(zhǎng)期處于觀察和持續(xù)補(bǔ)氣狀態(tài)。

鑒于現(xiàn)場(chǎng)儀表誤差、晝夜溫差的因素會(huì)導(dǎo)致SF6氣體密度繼電器顯示的壓力偏差，以及無(wú)法預(yù)測(cè)即將出現(xiàn)的漏氣量，該電廠采取的SF6氣體補(bǔ)氣原則為：SF6氣體密度繼電器顯示壓力低至0.46～0.48 MPa時(shí)，均補(bǔ)氣至0.51～0.52 MPa。該電廠從發(fā)現(xiàn)漏氣到2014年9月的歷次補(bǔ)氣記錄見(jiàn)表1所示。

GB/T 8905-2012《六氟化硫電氣設(shè)備中氣體管理和檢測(cè)導(dǎo)則》、DL/T 618-2011《氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)規(guī)程》等相關(guān)規(guī)程規(guī)定[10-11]：每個(gè)氣室的年漏氣率不大于0.5%。根據(jù)GIS設(shè)備氣室壓降檢測(cè)的常用計(jì)算公式Fy=36 500△P/△t（P+0.1），其中計(jì)算公式的年漏氣率為Fy，計(jì)算期間的天數(shù)為△t，氣室SF6氣體壓降為△P（單位MPa）[12]，可計(jì)算出該氣室從發(fā)現(xiàn)漏氣以來(lái)各月的年漏氣率，變化曲線如圖2所示。

表1 #1主變間隔2M刀閘氣室SF6氣體壓力記錄

圖2 氣室年漏氣率變化趨勢(shì)曲圖

從2012年9月至2014年9月，電廠技術(shù)人員先后進(jìn)行了四次皂水檢漏，三次將氣室分塊包扎后使用三種不同的專(zhuān)用檢漏儀器進(jìn)行檢漏，均未發(fā)現(xiàn)氣室的漏氣點(diǎn)，使用過(guò)的三種檢漏儀器特性見(jiàn)表2所示。

表2 三種常規(guī)SF6氣體檢漏設(shè)備及特性

3 紅外成像檢漏情況

多次常規(guī)檢漏無(wú)效的情況下，2014年9月該電廠使用了紅外成像檢漏技術(shù)，專(zhuān)用紅外成像檢漏設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)很快就檢測(cè)到漏氣位置為C相接地刀閘的轉(zhuǎn)動(dòng)軸處，泄漏的SF6氣體順著轉(zhuǎn)動(dòng)軸，沿著軸套內(nèi)側(cè)進(jìn)入操作機(jī)構(gòu)箱，見(jiàn)圖3所示。該機(jī)構(gòu)箱在運(yùn)行時(shí)四周密封，箱體上僅留有一個(gè)通風(fēng)孔和兩個(gè)控制電纜輸出孔，在未打開(kāi)機(jī)構(gòu)箱蓋板前，紅外成像儀檢測(cè)到通風(fēng)孔和控制電纜輸出孔外接蛇皮管的漏洞處有持續(xù)性氣體冒出，打開(kāi)機(jī)構(gòu)箱蓋板后發(fā)現(xiàn)有氣體從轉(zhuǎn)動(dòng)軸處漏出，根據(jù)設(shè)備的構(gòu)造，很容易定位到C相接地刀閘轉(zhuǎn)動(dòng)軸處漏氣，而該氣室其他位置未再發(fā)現(xiàn)有漏氣點(diǎn)，該漏氣部位在機(jī)構(gòu)箱內(nèi)，無(wú)法用皂水法進(jìn)行檢漏，對(duì)于常規(guī)的聲光報(bào)警檢漏儀器也屬于檢測(cè)盲區(qū)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)SF6氣體漏氣點(diǎn)描述

4 紅外成像儀選型對(duì)查漏效果的對(duì)比

紅外成像檢漏技術(shù)能高效解決SF6氣體泄漏點(diǎn)查找的難題，泄漏的SF6氣體在專(zhuān)用紅外成像檢漏儀中呈現(xiàn)連續(xù)的煙霧狀態(tài)，直觀清晰，該檢漏儀屬于氣體型紅外成像儀器，尤其是針對(duì)SF6氣體，而常規(guī)的紅外成像儀則無(wú)此項(xiàng)功能，電廠技術(shù)人員選擇一款常規(guī)型紅外成像儀器和氣體專(zhuān)用型儀器的現(xiàn)場(chǎng)檢漏效果進(jìn)行對(duì)比，儀器參數(shù)見(jiàn)表3所示，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效果對(duì)比見(jiàn)圖4和圖5所示。

表3 常規(guī)紅外成像儀和氣體專(zhuān)用型儀器的參數(shù)對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

檢測(cè)案例表明紅外成像法對(duì)GIS設(shè)備SF6氣體泄漏點(diǎn)定位準(zhǔn)確，能為設(shè)備檢修方案制定提供可靠的依據(jù)。紅外成像法相比傳統(tǒng)檢漏方法有以下明顯優(yōu)勢(shì)：

圖4 兩種紅外成像儀測(cè)試效果圖對(duì)比1

圖5 兩種紅外成像儀測(cè)試效果圖對(duì)比2

（1）檢漏時(shí)可避免測(cè)試人員攀爬設(shè)備等高處作業(yè)，能與高壓帶電設(shè)備保持足夠的距離，保證了人身安全；

（2）紅外成像法不受夜晚或光亮限制，適用性好，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢漏以平面為單位進(jìn)行成像記錄，區(qū)別于傳統(tǒng)方式的逐點(diǎn)檢測(cè)模式，提高了檢測(cè)效率；

（3）GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)和外觀具有不規(guī)則的特點(diǎn)，紅外成像法能檢測(cè)到傳統(tǒng)方法無(wú)法觸及的盲區(qū)部位。

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