基于激光成像技术的SF6设备带电检测技术

郑州供电公司 变电检修部 兰 琦 闫庆方 赵亚军

基于激光成像技术的SF6设备带电检测技术

郑州供电公司 变电检修部 兰 琦 闫庆方 赵亚军

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，在超高压电气设备中得到了广泛应用，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SF6电气设备在制造、安装和使用过程中经常有漏气问题发生，这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隐患，而且泄漏的SF6气体经电弧、电压放电、温度等作用，会形成具有强烈腐蚀性和很大毒性的分解物，进而危害运行及检修人员的健康安全，且SF6气体是一种温室气体，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，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设备的检漏工作具有重要的现实意义。长期以来，对SF6设备检漏和查找漏点的常用方法有包扎法、皂水法以及手持检漏仪进行检测等，但这些方法都存在作业时间长、检测灵敏度不高、气体中毒以及需停电等局限性。激光成像技术出现后，为带电进行SF6气体泄漏检测提供了可能。

一、SF6气体检漏的传统方法及其局限性

1.传统检测方法。与绝缘油不同，SF6气体无色、无味，人们用肉眼无法观察，因而很难检查到漏点。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，进而确定设备是否存在SF6气体泄漏。当气体密度继电器压力下降迅速，就说明设备发生了SF6气体泄漏，应立即对其进行检漏。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 h后再用SF6检漏仪分段测试。

2.传统检测方法的局限性。上述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。以上方法不仅工作强度大，而且只能确定泄漏点的大概区域，不能对其进行精确定位。尤其是对GIS和气体绝缘变压器等大型设备进行漏点查找工作时，工作量大，且效果不明显，经常难以发现漏点。

（2）需断电作业在查找过程中电力设备需要停电。有一定的危险性。作业时，工作人员需要靠近设备，存在触电和气体中毒的危险。

二、SF6激光成像检漏仪的原理

SF6气体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S6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，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，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，从而形成与无泄漏时不同的激光成像。SF6气体浓度越高,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。SF6激光成像检漏仪工作原理如图1所示。

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。 SF6激光成像检漏仪组成如图2所示

三、实例应用

本文，笔者以南京顺泰公司生产的RLI-07型SF6气体泄漏激光成像检漏仪为例，这是种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，是目前国内普及程度最高、功能最强大的SF6气体泄漏激光成像产品。

1.案例一。某110 kV变电站1台110 kV GIS在2008年9月26日被运行人员发现避雷器气室气体密度继电器压力低，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9 m处进行作业，且用时仅仅20 m in。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、高效的进行带电检测并确定泄漏点。

2.案例二.某220 kV变电站一台220 kV GIS自2009年4月15日被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，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40 min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。

此次说明SF6激光检测成像技术具有很高的灵敏度，定位精确，可实现带电检测，减少停电时间，提升供电可靠性。

四、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，与常规方法相比较，可以安全的在远距离对泄漏点进行检测，保障了运行、检修人员的健康和安全；减少了停电时间，提高了设备的供电可靠性；SF6气体泄漏激光成像技术的应用，大大提高了现场漏点的查找效率，为实现SF6电气设备的状态检修创造了良好条件。