高压电气设备SF6检漏方法比较和应用

曾令甫，张良伟，马进明，王　　栋

高压电气设备SF6检漏方法比较和应用

曾令甫，张良伟，马进明，王栋

（国网山东省电力公司检修公司，济南250118）

近年来，利用红外成像法检测GIS设备SF6气体泄漏在电力系统得到广泛应用，该检测方法具有不需停电、远距离、直观有效的优点，但在轻微漏气或室外大风情况下，可能无法精确定位泄漏点。应用案例表明，结合使用红外成像法和卤化物检测法进行泄漏点精确定位，是行之有效的方法。通过对泄漏点的精确定位，可以给出更加准确的检修建议。

SF6气体；泄漏点；精确定位；气体绝缘开关设备；红外成像法；卤化物检测法

0　　引言

SF6气体由于具有极佳的绝缘性能、灭弧性能和散热性能而成为气体绝缘开关设备的首选绝缘介质［1］。随着GIS设备在电力系统的大量应用，SF6气体泄漏现象也越来越多。红外成像法能使SF6气体以动态烟雾的形式呈现在背景环境下，操作方便，直观有效，检测距离较远［2］；卤化物检测法可检测到泄漏点附近的SF6气体，并以不同频率声光报警的方式反馈给工作人员，检测距离较近。两种检测方法相结合，是行之有效的精确定位漏气点的方法。

1　GIS设备漏气的原因

造成高压电气设备SF6气体泄漏的原因有很多，归纳起来主要有以下3个方面：设计存在缺陷、制造精度不够、外壳有砂眼、装配质量不合格等；现场安装不当、密封处理不到位、工艺不达标等；运行维护时出现振动、开裂、密封材料老化、阀门闭合不严等。

2　　常用SF6气体检漏方法

高压电气设备SF6气体检漏方法可分为主动式和被动式两种。主动式检测方法主要有卤化物检测法、激光成像法、激光光声光谱检测法、吸光度—体积分数检测法、紫外线电离检漏法和差分吸收激光雷达检测法等。被动式检测方法主要有肥皂泡检测法、包扎检测法、真空监视法、红外成像法和湿敏电容及传感器测量法等［3］。以上各种方法优缺点如表1所示，其中红外成像法和卤化物检测法在电力生产中应用最为广泛。

2.1红外成像法的检测原理

红外成像法又被称为 “红外吸收光谱分析法（Infrared Absorption Spectroscopy，IR）”，其基本原理是基于不同物质具有不同的红外吸收光谱。红外光是电磁波的一种，其波长为0.75～1 000 μm。当红外光照射物质时，如果分子中某一基团的振动频率正好与其相同，物质就能吸收这一频率的红外光从低能级跃迁到较高的能级，产生红外光吸收光谱。物质的红外吸收光谱是其分子结构的客观反映，谱图中的吸收峰与分子中各基团的振动形式相对应，出现在一定波长位置且能代表某基团存在并有较高强度的吸收峰叫作特征吸收峰。SF6气体的红外吸收特性很强，其特征吸收峰集中在10.56 μm处［4］。基于上述原理，当红外光穿过SF6气体进入探测器时，其能量会被吸收一部分，从而在成像系统内形成肉眼可见的灰白色“烟雾”，进而发现泄漏。

表1　　常用SF6气体检漏方法优缺点对比

FLIR公司的GF306型红外检测仪采用红外被动式成像，配备制冷型量子阱探测器，检测波长10～11 μm，探测灵敏度可达0.001 mL/s，对于极微量的泄漏，都可以轻易检测。另外，该仪器防尘防水、工作温度范围广，可进行录像、拍照，配备大容量SD卡，易于存储和分析数据，在电力生产现场应用广泛。

在使用红外检漏仪进行检测时，虽然可以远距离发现泄漏区域，在轻微漏气或室外大风情况下，可能无法精确定位泄漏点，从而无法给出准确的检修建议。

2.2卤化物检漏法的原理

金属铂在800～900℃温度下会发生正离子发射，当遇到卤素气体时，这种发射会急剧增加，这就是所谓的“卤素效应”，利用此效应可制成卤素检漏仪。该类仪器分两类：其一为传感器与被检件相连接的称为固定式检漏仪；其二为传感器在被检件外部搜索的称为便携式检漏仪。在电力生产现场中使用的主要是便携式检漏仪，其提示泄漏的方式为高频声光报警。

卤化物检漏法属于主动式检测方法，其探测距离一般在10 cm之内，因此使用这种方法在一定区域内查找，能精确定位泄漏点，从而推断漏气原因。

3　　应用案例

3.1案例1

2014-10-10，500 kV某变电站3号主变500 kV 侧504117接地开关B相气室压力降低到0.37 MPa（额定压力应为0.4 MPa）。使用GF306红外成像仪对3号主变500 kV侧504117接地开关红外检漏中，通过多角度、多方位仔细观察，发现504117接地开关B相传动轴上方存在大量漏气现象（图1）。根据现场风速和风向，检修人员确认泄漏点在504117接地开关B相传动轴下部。

为精确定位漏气点，使用便携式SF6检漏仪对504117接地开关B相传动轴周围进行细致检测，发现在接地开关分合观察窗附近气体泄漏最为严重。随后，检修人员将观察窗简单拆解，并将便携式SF6检漏仪探头放入其内部进行检测，最终确认漏气点位置，见图2。

图1　漏气视频截图（灰白色为SF6）　

图2　　漏气点位置

504117接地开关B相气室通过两个密封垫与开关分合观察窗进行隔离，在解体检修时发现两个密封垫均有不同程度的损坏。

3.2案例2

2014-10-09，500 kV某变电站220 kV气体绝缘组合电器的201-2开关气室压力降至额定压力之下。利用红外成像法对该气室进行检漏，发现B相与母线连接法兰下部有大量灰白色烟雾冒出，见图3。

随后，检修人员使用便携式检漏仪对该气室B相与母线连接法兰处进行近距离检测，最终发现漏气点位于该法兰打胶孔处，见图4。

图3漏气视频截图

图4漏气点示意

4　　结语

在使用红外成像法进行检测时，受成像检漏仪灵敏度限制和外界大风等环境影响，有时只能确定泄漏的大概区域，无法精确找到泄漏点。在使用卤化物检测法进行检测时，测量范围较小，且便携式检漏仪探头距离泄漏点越近，声光报警频率越高。红外成像法和卤化物检测法在检测主动性、检测距离、显示方式上均能够很好互补，在将两种方法结合使用后，可精确定位SF6气体泄漏点，具有非常好的实践效果。

只有精确定位泄漏点之后，才能进一步推断泄漏原因，从而给出更加准确的检修建议，为检修方案的制定提供充足的信息支撑。

［1]高树国，郑爱全，耿江海，等.应用激光成像技术检测SF6电气设备气体泄漏［J］.高压电器，2010，46（3）：103-105.

［2]王伟，冯新岩，牛林，等.利用红外成像法检测GIS设备SF6气体泄漏［J］.高压电器，2012，48（4）：84-87.

［3]袁仕奇，代洲，陈芳.高压电气设备SF6气体泄漏检测方法比较［J］.南方电网技术，2013，7（2）：54-58.

［4]蔺丽华，吴冬梅，李杰，等.基于混合高斯背景模型的SF6泄漏自动检测［J］.西北大学学报，2014，44（3）：379-382.

Comparation and Application of SF6Leakage Detection Methods in High Voltage Electrical Equipment

ZENG Lingfu，ZHANG Liangwei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

In recent years，infrared imaging method is widely applied to detect SF6gas leakage in the electric power system，which has advantages of electrification，long distance and effectiveness.However，this method may not be able to accurately locate the leakage point in the case of a slight leakage or outdoor wind conditions.Application examples show that using infrared imaging method and the halide detection method in combination to locate the leakage point is an effective method. More accurate maintenance proposals may be given through the precise leakage point location.

SF6gas；leakage point；precise location；gas insulated switchgear；infrared imaging method；halide detection method

TM595

B

1007-9904（2016）06-0037-02

2016-02-25

曾令甫（1977），男，工程师，主要从事电力生产管理工作；张良伟（1988），男，工程师，主要从事电气试验和绝缘监督方面的工作；马进明（1981），男，工程师，主要从事电力生产管理工作；王栋（1970），男，高级技师，主要从事变电检修现场管理工作。