浅谈红外气体检漏成像技术在电力系统的应用

摘要：随着以SF6气体为绝缘介质设备（GIS、开关等）的广泛应用，电力系统对供电可靠性的要求也越来越高。由于变电设备长年运行于野外，受气象、密封设备老化等因素影响，SF6气体泄漏事故时有发生，给企业造成了重大经济损失，因此准确定位泄漏点对设备的安全运行显得至关重要。红外气体检漏成像技术的出现恰好解决了这个问题，它能有效、直观地检测到GIS、开关等设备泄漏情况，为带电检测提供了新的强大的诊断手段。与传统泄漏检测手段相比，红外气体检漏成像技术无疑是一次革命，极大地提升了检测效果。现对该技术的工作原理、优点和应用效果进行了分析。实践证明，红外气体检漏成像技术的应用，大大提高了设备故障点的全面检测能力，为变电设备的可靠性研究提供了综合手段。

关键词：SF6气体;安全运行;泄漏检测

0 引言

SF6是一种无色、无味的气体，常温下无腐蚀性，性能稳定，有着优良的绝缘、灭弧能力，广泛应用于高低压电力系统中，但是SF6气体泄漏后不仅对环境有害（它是一种温室效应气体，造成的影响是二氧化碳气体的23 900倍），而且拉弧后的SF6气体对人体有害（含硫的低氟化物，遇水和氧气时会与电极材料、水分发生反应，分解出有毒或剧毒气体，损害人体的呼吸系统），因此，对SF6气体进行检测极为必要。红外气体检漏成像技术可广泛应用于电力设备泄漏检测，不仅不需要停电，而且可以有效保障检修人员的安全。与传统的检测方法相比，红外气体检漏成像技术可靠性高、效率高，是一种值得推广应用的新测试方法。

1 红外气体检漏成像技术的工作原理

红外气体检漏成像技术是集气体检漏和红外测温于一体的高性能技术，也是目前最先进的SF6气体泄漏检测技术。红外气体检漏成像技术不需要激光发射，不仅携带方便（减轻仪器重量，减少附属设施），而且对人体不会造成伤害（激光会对人体造成伤害），它根据红外吸收强弱特性，使通常看不见的气体泄漏在红外探测器及先进的红外探测技术的帮助下变得可见（图1），并实时成像记录泄漏情况，为用户提供可靠的检测维修依据。

2 红外气体检漏成像技术的优点

（1）采用最先进的制冷型量子阱探测器。

（2）热灵敏度高，可达0.015 ℃。这一技术使拍摄采集的图像、影像质量更清晰、更细腻，在检测过程中更容易发现SF6气体泄漏。

（3）检测灵敏度高，可达1 μL/s，在检测补气周期为一年以上的泄漏设备时，可快速准确找到泄漏点（1 μL/s流量时泄漏点可见的最大距离为5.5 m）。

（4）检测距离远，检测室外CT泄漏时，可在30 m内准确、快速地完成检测。

（5）画质清晰度高，成像非常清晰，画面细腻，容易看到微小气体泄漏，并准确定位微小泄漏点。

（6）性能指标和实际检测效果好。

3 红外气体检漏成像技术应用效果

华阳新材料科技集团有限公司矿区110 kV变电站自GIS设备改造以来，设备运行极不稳定，发生了多起漏气故障。据统计，2015—2020年一共发生7起GIS设备漏气事故（三类），使用红外气体检漏成像技术均在短时间内查找到了泄漏点。

3.1   第一类故障：110 kV进线线路PT气室压力表漏气

2019-11-13T22：17，岗位人员巡检时发现长矿1#线119线路PT气室压力降至0.42 MPa（底座橡胶老化，压力表倾斜严重），接近报警值（0.4 MPa），使用红外气体检漏成像仪发现长矿1#线119线路PT气室压力表漏气。

3.1.1    采取的措施

（1）申请电调将110 kV进线长矿1#线119线路停电隔离，投入备用线路运行。

（2）检修人员使用压力表专用堵头封住PT气室逆止阀，压力表漏气故障消失，随后更换该压力表，充SF6气体，送电恢复正常。

3.1.2    避免的损失

使用红外气体检漏成像仪及时发现了故障部位，通过隔离故障点避免了该趟线路故障停电及设备损坏事故的发生。

3.2    第二类故障：110 kV进线母线侧刀闸气室漏气

2019-12-26T11：02，岗位人员巡检时使用紅外气体检漏成像仪发现长矿2#线118-2DS刀闸气室漏气。

3.2.1    采取的措施

（1）申请电调将110 kV故障进线及母线隔离，单母线运行。

（2）检修人员拆开118-2DS刀闸气室后发现，刀闸操作机构联轴处密封圈变形，随后进行了密封圈更换、气室抽真空、充氮气干燥、充SF6气体等操作，送电恢复正常。

3.2.2    避免的损失

该漏气部位比较隐蔽，使用老式检漏仪（图2）不能检测出微漏，使用红外气体检漏成像仪直接检测出刀闸操作机构联轴处漏气，及时进行了故障点隔离，避免了大面积停电事故的发生。

3.3    第三类故障：110 kV母线PT气室漏气

2020-12-08T21：53，岗位人员使用红外气体检漏成像仪发现110 kV Ⅰ段母线PT（1YH）气室快速漏气故障（图3），无法运行，造成海矿1#线111线路电能表不能采集到母线电压，电能表计量故障，使该站缺少正常结算外购电量的依据;后台机遥测数据异常，有功功率无法采集计算，影响该站人员正常的监盘工作，安全压力增大。

3.3.1    采取的措施

（1）2020-12-08T21：58，拉开110 kV Ⅰ段母线PT（1YH）1BY-DS刀闸，隔离漏气PT气室，并落实应急措施。

（2）2020-12-11T18：00，检修人员检查发现PT气室防爆口处泄漏，不仅防爆片、防爆片盖板、压接法兰、泄压板、螺栓锈蚀严重（图4），而且密封圈损坏（图5），随即进行了相应配件的更换、抽真空、充氮气干燥、充SF6气体操作，送电恢复正常。

3.3.2    避免的损失

该漏气部位较高（该部位距地面3 m，并且泄漏点朝正上方），巡检时若不使用梯子，老式检漏仪无法触碰到泄漏部位，然而使用红外气体检漏成像仪可在人员不靠近设备的情况下，直接检测出PT气室防爆口处泄漏点，为停电隔离故障点争取到了宝贵的时间，避免了设备损坏及人员伤亡事故的发生，否则将造成恶劣的社会影响。

综上所述，一旦发生GIS设备漏气事故将直接影响到用户的安全生产，故使用红外气体检漏成像技术进行检漏定位，尽早排除故障至关重要。

4 结语

红外气体检漏成像技术是高性能、高标准的检测技术，真正达到了增效、安全、环保的目的，是电力系统发展的趋势，定能为电力系统提供更好的服务。该项技术的应用，达到了预期效果，具有较高的应用价值和推广意义。

收稿日期：2021-01-21

作者简介：杨俊峰（1985—），男，山西五台人，电气工程师，研究方向：电气。