安 濱，陳仁剛，呂 楠，朱思萌

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277800）

紅外檢漏技術(shù)在SF6電流互感器中的應(yīng)用

安 濱1，陳仁剛1，呂 楠1，朱思萌2

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，山東 濟(jì)南 250118；2.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277800）

介紹了檢修現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的SF6電氣設(shè)備檢漏技術(shù)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(shù)對(duì)SF6氣體泄漏點(diǎn)準(zhǔn)確定位的有效性，同時(shí)針對(duì)漏氣原因，從日常檢修、設(shè)備制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝等方面提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，具有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)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(qiáng)度高、滅弧能力強(qiáng)、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，以SF6氣體作為絕緣介質(zhì)的電流互感器廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)當(dāng)中。目前，500 kV變電站敞開式設(shè)備區(qū)的電流互感器大多為SF6氣體絕緣電流互感器，其內(nèi)部SF6氣體壓力通常為0.4-0.5 MPa。當(dāng)SF6電流互感器出現(xiàn)密封不良問題時(shí)，內(nèi)部的SF6氣體會(huì)因?yàn)閮?nèi)外壓差泄漏到大氣當(dāng)中。SF6氣體如發(fā)生泄漏，一方面會(huì)引起電流互感器的絕緣強(qiáng)度下降，給電流互感器的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來風(fēng)險(xiǎn)；另一方面SF6氣體作為一種強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體（其溫室效應(yīng)是同等質(zhì)量CO2的23 900倍），大量泄漏會(huì)嚴(yán)重破壞大氣環(huán)境。

當(dāng)SF6電流互感器發(fā)生漏氣時(shí)，通常需要檢修人員不斷補(bǔ)氣以維持額定壓力。在補(bǔ)氣的過程中，如果操作不當(dāng)或者管路密封不嚴(yán)，外界水分會(huì)大量滲入設(shè)備，導(dǎo)致SF6氣體濕度增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)絕緣事故。同時(shí)，SF6氣體價(jià)格昂貴，大量補(bǔ)氣會(huì)導(dǎo)致設(shè)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(duì)SF6氣體的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣體壓力低于額定壓力或者達(dá)到閉鎖報(bào)警值時(shí)，需要立即對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢漏，查找漏氣點(diǎn)。目前對(duì)SF6充氣設(shè)備進(jìn)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(duì)易漏部位涂抹肥皂水，進(jìn)行觀察。此法成本低廉，可以直觀觀察到漏氣現(xiàn)象，但是需要對(duì)易漏部位逐個(gè)涂抹，工作量大，可操作性差，在現(xiàn)場(chǎng)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(jīng)過一段時(shí)間的靜置后，用便攜式氣體檢漏儀對(duì)塑料袋中的氣體進(jìn)行檢查，通過檢漏儀的報(bào)警情況判斷該部位是否有氣體泄漏。局部包扎法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多，但此種方法只能找到泄漏面，無法對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行精確定位，而且在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，易受現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力條件的影響，風(fēng)力較大時(shí)容易造成誤報(bào)警。以上2種檢漏方法最主要的缺點(diǎn)是不能對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行檢漏，只能在停電條件下進(jìn)行，且耗時(shí)較長(zhǎng)，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)的要求。

光學(xué)檢漏技術(shù)是近年來興起的新型檢漏技術(shù)，較為成熟的有激光檢漏技術(shù)和紅外檢漏技術(shù)。這2種技術(shù)都是利用SF6氣體的紅外吸收特性強(qiáng)于空氣的特點(diǎn)，使平時(shí)不可見的SF6氣體在視域中顯現(xiàn)出來，并能在設(shè)備帶電的情況下進(jìn)行氣體檢漏，無需接觸設(shè)備就可實(shí)現(xiàn)對(duì)泄漏點(diǎn)的檢測(cè)，保證了工作人員的人身安全，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)的檢修效率。但激光檢漏儀不能對(duì)體積較小的設(shè)備進(jìn)行全方位檢漏，存在檢測(cè)死角；而紅外檢漏儀無需激光發(fā)生器，儀器輕便，可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行全方位檢漏，更加適合現(xiàn)場(chǎng)的快速實(shí)時(shí)檢漏。

2 紅外檢漏技術(shù)原理

當(dāng)紅外輻射在氣體中傳播時(shí)，氣體分子會(huì)對(duì)光輻射進(jìn)行吸收、散射，從而使光能衰減。不同氣體對(duì)紅外輻射具有選擇性吸收的特點(diǎn)，因此利用氣體在某一特定波段的吸收特性可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該氣體的檢測(cè)。SF6氣體在紅外波段（中心波長(zhǎng)為10.56 μm）具有非常強(qiáng)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(jìn)的高靈敏度量子阱探測(cè)器，同時(shí)探測(cè)器上安裝了分析SF6氣體吸收波長(zhǎng)的窄帶濾光片，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)到SF6氣體泄漏點(diǎn)，并即時(shí)形成層次感極佳的直觀紅外圖像。當(dāng)SF6氣體設(shè)備發(fā)生氣體泄漏時(shí)，紅外光由于SF6氣體的吸收而使泄漏氣體區(qū)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(shè)備的泄漏點(diǎn)和泄漏方向，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離定位SF6氣體泄漏點(diǎn)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(shù)制造的新型檢漏儀器，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)30 m范圍內(nèi)泄漏點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，同時(shí)靈敏度極高，可以達(dá)到0.001 mL/s，儀器輕便，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外檢漏視頻的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和分析。

3 實(shí)例分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)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(yùn)行人員一起去現(xiàn)場(chǎng)開展驗(yàn)收工作。在讀取密度繼電器壓力值時(shí)發(fā)現(xiàn)，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(tái)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(fā)生SF6氣體泄漏?，F(xiàn)場(chǎng)人員立即用Gas Find IR-LW紅外檢漏成像儀對(duì)5012電流互感器A相進(jìn)行SF6檢漏，在本體防爆膜附近發(fā)現(xiàn)有大量煙霧成像，SF6檢漏結(jié)果如圖2所示?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員乘高空車對(duì)防爆膜進(jìn)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(jìn)一步擴(kuò)大，現(xiàn)場(chǎng)立即對(duì)5012電流互感器A相剩余SF6氣體進(jìn)行回收處理，對(duì)防爆膜進(jìn)行更換。在拆下舊防爆膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，防爆膜底座法蘭位置有腐蝕現(xiàn)象，法蘭壓緊的“O”形密封圈也同樣存在腐蝕現(xiàn)象，且密封圈兩側(cè)只有一側(cè)涂膠?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員立即更換新法蘭和“O”形密封圈，并在密封圈兩側(cè)都涂膠，將法蘭上的螺絲擰到規(guī)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(yàn)合格后，投入運(yùn)行。充入SF6氣體后12 h，24 h以及投入運(yùn)行后的12 h，使用Gas Find IR-LW紅外檢漏成像儀對(duì)5012電流互感器A相進(jìn)行檢漏，沒有發(fā)現(xiàn)氣體泄漏點(diǎn)，且密度繼電器顯示壓力正常，電流互感器運(yùn)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(xiàn)象，引起對(duì)防爆膜“O”型密封圈的腐蝕，從而造成密封不良導(dǎo)致漏氣。密封圈材質(zhì)表面粗糙，使用時(shí)應(yīng)雙面涂膠，防止氣體透過密封圈向外滲漏?，F(xiàn)場(chǎng)滲漏的密封圈只發(fā)現(xiàn)一側(cè)有涂膠痕跡，初步認(rèn)為是氣體滲漏的主要原因。

3.4 預(yù)防措施

根據(jù)以上現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、分析及處理結(jié)果，為了盡量減少檢修設(shè)備的漏氣對(duì)電流互感器投入運(yùn)行后發(fā)生事故的可能性，建議采取如下預(yù)防措施。

（1） 合理優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)氣體檢漏工序。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修設(shè)備的漏氣現(xiàn)象，可以先用便攜式檢漏儀通過包扎法粗略估計(jì)漏氣位置，再用紅外檢漏儀準(zhǔn)確定位，查找現(xiàn)場(chǎng)漏氣點(diǎn)。同時(shí)在日常的運(yùn)維工作當(dāng)中，加強(qiáng)對(duì)電流互感器的防爆膜、充氣嘴、一次接線板等易漏點(diǎn)的紅外檢漏工作。

（2） 加強(qiáng)設(shè)備質(zhì)量管控。嚴(yán)格管控電流互感器制造、裝配及出廠試驗(yàn)等環(huán)節(jié)，安排專門人員赴廠監(jiān)造，確保電流互感器出廠質(zhì)量。

（3） 在電流互感器現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行有關(guān)作業(yè)，提高現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量，杜絕人為因素造成的現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量問題。

（4） 對(duì)同批次、同型號(hào)的電流互感器做好統(tǒng)計(jì)工作。在以后的更換工作中，對(duì)此類電流互感器應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)的同類型缺陷應(yīng)立即處理。

4 結(jié)束語

此次檢修案例表明了紅外成像檢漏技術(shù)對(duì)SF6氣體泄漏點(diǎn)準(zhǔn)確定位的有效性，為現(xiàn)場(chǎng)檢修策略的正確制定提供了有力支撐。由于本次檢漏準(zhǔn)確、及時(shí)，并處理果斷，減少了新電流互感器投入運(yùn)行后發(fā)生事故的可能性，保證了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

紅外成像檢測(cè)SF6氣體泄漏技術(shù)能實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)距離對(duì)SF6電流互感器的密封狀況進(jìn)行定量檢漏檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員使用紅外檢漏儀的培訓(xùn)，廣泛開展紅外檢漏工作，結(jié)合局部包扎法，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)SF6氣體檢漏方法，提高現(xiàn)場(chǎng)檢修效率。

1 國(guó)家電力公司.六氟化硫電氣設(shè)備監(jiān)督細(xì)則［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.

2 王 偉，馮新巖，牛 林，等.利用紅外成像法檢測(cè)GIS設(shè)備SF6氣體泄漏［J］.高壓電器，2012，48（4）：83-87.

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

4 葉 濤，尹建波，王瑞軍.紅外成像技術(shù)在SF6斷路器氣體檢漏中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，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(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)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。