基于激光成像技术的SF6设备带电检测

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摘要：为了解决传统检测SF6设备气体泄漏方法存在人员安全受危害和供电可靠性差等局限性，该文介绍了用于SF6设备气体带电检测的激光成像技术，通过对SF6气体泄漏检测的实例分析，表明基于激光成像技术的SF6气体泄漏检测的方法可以远距离带电检测，能安全快速高效的确定设备SF6气体泄漏点，保证了人员安全，提高了检修效率，减少了设备停电时间，可提高供电可靠性。

关键词：SF6气体；激光成像技术；泄漏检测；带电检测

0 引言

SF6气体由于具有优越的绝缘、灭弧性能以及稳定的化学热能性质[1]，因此在超高压电气设备中得到广泛的应用，如采用SF6气体绝缘的断路器、隔离开关、互感器以及气体绝缘金属封闭组合电器（GIS）等。但伴随着SF6闭组合电器（GIS）等。但伴随着SF6气体绝缘设备在高压电气装置中的大量使用，由于SF6电气设备制造、安装等质量因素以及元件老化和外力损坏等因素[2][3][4 ]，SF6气体泄露问题也开始显漏。发生SF6气体泄漏，不仅降低了电气设备SF6开关灭弧室的灭弧能力和绝缘性能，给设备的安全运行带来严重的隐患，同时，泄漏的SF6气体由于经过电弧、电压放电、温度等因素的作用，能形成具有强烈的腐蚀性和毒性很大的分解物，从而有可能危害运行、检修人员的安全，且SF6气体是一种强烈的温室气体，如果任由其排放或泄漏到大气中，会加剧大气环境的温室效应；同时由于SF6气体价格昂贵，大量补气会使设备维修成本增加，因此加强对SF6设备的检漏是非常有意义的。

长期以来对于SF6电气设备泄漏问题总没有好的检漏方法，对SF6设备检漏和查找漏点常用方法是：包扎法、皂水法以及手持检漏仪等方法[5][6][7]，这些方法存在作业时间长、检测灵敏度不高、气体中毒以及需停电等局限性，影响供电的可靠性。寻找一种能有效解决传统泄漏检测局限性的方法，确保设备的安全运行以及保障运行、检修人员的人身健康和安全，成为一个亟需解决的问题。激光成像技术的出现，为带电在线快速安全进行SF6气体泄漏检测提供了一种方法。本文对基于激光成像技术的SF6气体泄漏检测的方法进行了介绍，并通过对气体泄漏检测的实例分析，表明该方法可以远距离带电检测，能快速高效的确定设备SF6气体泄漏点，保证了人员安全，提高了检修效率，减少了设备停电时间，可提高供电可靠性。[8]

1 SF6气体检漏的传统方法及其局限性

SF6气体是无色、无味的，其无法同绝缘油一样直接可用肉眼观察到泄漏和检查到漏点；目前在变电运行和检修中主要依靠气体密度继电器检测设备内压力的变化情况来定设备是否存在SF6气体泄漏，当气体密度继电器压力下降迅速，说明设备发生了SF6气体泄漏，应立即对其进行检漏。检漏的传统方法主要包括:皂水法、包扎法以及使用手持式检漏仪等；其常用做法是，当发现有SF6气体泄露时，将设备停电，用肥皂水或手持检漏仪在设备瓷套和法兰处检测漏点，新投设备用塑料薄膜将设备瓷套和法兰分段密封包扎，24小时后再用SF6检漏仪分段测试。[9]这些方法能够在一定程度上发现问题，但仍然存在明显的局限性:

（1）作业时间长、检测灵敏度不高，只能确定泄漏点的大概区域，不能对其进行精确定位;

（2）对GIS和气体绝缘变压器等大型设备的漏电查找工作强度大工作量大、效果不明显、经常难以发现漏点，在查找过程中电力设备需要停电；

（3）需要靠近设备，存在触电和气体中毒的危险。[10]

因此，采用带电在线快速安全进行SF6气体泄漏检测的方法是有重要意义的。

2 SF6激光成像检漏仪的原理

SF6气体由于其具有极强的红外吸收特性，当激光遇到SF6气体时，会被SF6气体吸收，激光强度将明显减弱。SF6激光成像检漏仪主要就是利用SF6气体该特性以及反向散射/吸收理论。其工作原理为:由激光发射器瞄准被测设备区域发出入射激光，经过背景反射会形成反向散射激光进入激光摄影机成像系统；在没有泄漏气体的情况下,所产生的反向散射激光与反向散射阳光产生的图像相同。在有泄漏气体的情况下,发出的入射激光遇到泄漏的SF6气体，则其能量会被吸收一部分，返回到激光摄影机成像系统的激光强度由于经过气体烟雾的吸收将会减弱，从而导致无泄漏与有泄漏两种情况下的反向散射激光产生差异，最终造成各自的激光成像不同。SF6气体浓度越浓,吸收就越大, 激光成像对比度也越大。在这种方式下,一般的非可视气体将在视频中可见,其泄漏源和移动方向都可以方便确定。该技术使正常不可见的SF6气体泄漏在标准视频显示中可视化,检测人员在监视器上就可实时检测SF6气体由此可以发现有无SF6气体泄漏，见图1。利用该原理开发的SF6激光成像检漏仪主要由激光发射系统、激光接收系统、放大成像及数据处理系统、显示及记录系统等组成，

3 实例应用

本文采用南京顺泰公司生产的RLI-07型SF6气体泄漏激光成像检漏仪，其是集合红外激光光谱技术、激光扫描成像技术、红外图像与可见光图像融合技术的产品，是目前国内及程度最高，功能最强大的SF6气体泄漏激光成像产品。

3.1 案例一

某110kV变电站一台110kV GIS自2008年9月26日运行人员发现避雷器气室气体密度继电器压力低的报警，检修人员对该气室补气，此后一月需补气一次，2008年11月2日检修人员使用SF6激光成像检漏仪对该气室进行泄漏检测，发现气体密度继电器的表底漏气。

在这次检测中检修人员处于离泄漏点9m远处进行检测，且用时仅仅二十分钟，由此可见，SF6激光检测成像技术可以在不影响电力生产的前提下，能远距离安全、高效的带电检测并确定泄漏点，以直观的图像显示泄漏情况，且保证了检修人员不受触电和气体中毒的危险。

3.2 案例二

某220kV变电站一台220kV GIS自2009年4月15日发现连接变压器的母线桶的气体密度继电器压力指示报警，检修人员对其补气，此后每隔两个月就要补气一次，严重威胁设备运行安全，当时应对迎风度夏需要紧急处理，2009年7月9日检修人员使用SF6激光成像检漏仪对母线桶进行检漏，经过近四十分钟对母线气室的检测，最后发现B相中与A相相连接的气管有泄漏点。

此次检测花费的时间少，远距离带电检测，说明SF6激光检测成像技术具有很高的灵敏度，定位精确性，可实现带电检测，减少停电时间，提升供电可靠性。 

4 结论

基于激光成像技术的SF6设备带电检测，能够远距离带电检测SF6气体泄漏，可使无色无味的SF6气体在显示屏上以可见的动态烟云形式显现出来，从而可以直观、准确、快速的发现并定位泄漏点。利用激光成像技术进行SF6气体泄漏检测方法，与常用方法相比较，不需要设备停电，从而可以安全的在远距离对泄漏点进行检测，保障了运行、检修人员的不受触电和气体中毒危险；减少了停电时间，可提高使设备的供电可靠性；SF6气体泄漏激光成像技术的应用，大大提高了现场漏点查找的效率，为实现SF6电气设备的状态检修创造了良好条件。

参  考  文  献

 [1] 吴变桃, 肖登明, 尹毅. GIS中SF6气体泄漏光学检测新技术[J].高压电器,2005,41(2):116～118.

[2] 张金星, 许铁洪, 李彩霞. SF6断路器泄漏问题分析及防范措施[J].河北电力技术,2007,26(6):25,40.

[3] 肖辉, 吴学斌, 曾祥君, 童小娇. LW7-220型SF6断路器的常见常见缺陷及处理[J].高电压技术,2006,32(2):108～109.

[4] 朱栋. LW25-126型SF6断路器的常见泄漏点及快速查找方法[J].宁夏电力,2004(1):38～39,43.

[5] 朱栋. SF6电气设备现场定量检漏检测应注意的几个问题[J].电气应用,2007,28(13):30～35.

[6] 田勇, 阎春生, 孙利时. 利用激光成像技术定位检测SF6 设备气体泄漏[J]. 东北电力技术,2005(12):35～37.

[7] 史卫国, 高林蔚. SF6绝缘电器的现场检漏及适用性[J]. 华东电力,2001(10):39～40.

[8] 徐元哲, 胡智慧, 刘县, 赵鑫, 周红晶. 基于光谱吸收法SF6断路器泄漏检测技术的研究 [J]. 电力学报,2009, 24(1):12～15..

[9] 张秉俊. SF6电气设备检修过程中若干问题的探讨[J]. 安徽电力,2007,24(4):52～54.

[10] 蔡巍, 李帆, 马继先, 张殿松, 马珂. SF6激光检漏仪校验技术研究[J]. 华北电力技术,2009(9):28～31.

收稿日期：

作者简介：

闫庆方(1982—)，男，硕士，助理工程师，从事变电检修及电力系统稳定分析与控制工作；

兰琦（1976—）男，高级技师，助理工程师，从事变电检修和管理工作;

田凤兰(1975—)，女，硕士，工程师，从事电力系统电能质量管理与高电压绝缘技术研究。