基于红外成像检漏技术的SF6高压设备气体泄漏检测

引言

SF6气体具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能,耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍,击穿电压是空气的2.5倍,灭弧性能是空气的100倍,是一种优良的超高压绝缘介质。目前,SF6气体广泛应用于高压电力设备中,如断路器、互感器、GIS、HGIS、GIL、PASS等。

1SF6高压设备气体泄漏的影响

SF6高压设备密封不良时,会发生气体泄漏。SF6气体的泄漏会使设备绝缘水平降低,微水含量增加,严重时会击穿放电甚至爆炸。泄漏还会伤害人体,污染大气环境。因此,提升设备质量,避免SF6高压设备发生气体泄漏,才能有效保证设备运行可靠、人员生命安全及大气环境改善。

2SF6高压设备气体泄漏的原因

(1）焊缝漏气:焊接质量不佳或者不同材料连接处应力过大,导致焊缝开裂。

(2）铸件表面漏气:因铸造质量不佳,造成工件内部出现针孔或砂眼。

(3）法兰面漏气:法兰加工质量不高或精度不足,结合面残留杂质,瓷件与法兰胶装面不严密等。

(4）密封老化或损坏:密封材料质量不佳或出现老化,安装不规范或安装工艺不良。

(5）阀门、管道、表计漏气:连接处固定不紧或密封失效。

3SF6高压设备气体泄漏的检测手段

目前,电力行业常用的检漏方法有:

(1）一般仪器检漏。

使用SF6气体检漏仪对密封面、管道连接处、密度继电器接头以及其他可能泄漏点进行检测。该方法简便直接,可查出明显的缺陷,但精确度低。若安全距离不足,需设备停电。

(2）肥皂泡法。

将肥皂水涂抹在疑似泄漏点上,若产生新的气泡,则有泄漏。该方法的优点是不需要使用仪器,但精度较差,耗时长。若安全距离不足,需设备停电。

(3）薄膜包扎法。

用塑料薄膜将待测的部位包扎起来,经过一段时间后,用定性或定量检漏仪对塑料薄膜内部进行检测。该方法比较灵敏,干扰因素少,是一种比较精确的检查手段,但一般需要设备停电。

(4）红外成像检漏。

使用SF6红外成像仪对高压设备漏气点进行检测,可以在设备不停电的情况下,远距离实时准确地检测泄漏点,并即时形成有层次感、直观的红外图形。

4红外成像检漏技术的原理

目前,红外成像检漏仪主要有两个技术方向:红外线辐射成像和红外线吸收成像。

红外线辐射成像检漏技术是利用SF6气体红外吸收性强以及与空气的红外影像不同的特性,在具有超高热灵敏度的红外探测器下成像,从而找到泄漏点(图1）。使用该技术原理的红外检漏仪较为小巧,使用方便,与一般红外热成像仪区别不大。而红外线吸收成像检漏技术则是利用SF6气体对特定波长(以大约11u7波长为中心）的红外线的强烈吸收作用,使反射到检测设备的红外能量大大减少,从而形成区别于其他物质的影像(图2）。但使用该原理制成的红外检漏仪体积较大,且需要背景反射面,操作不便,适用范围较窄。

5SF6断路器气体泄漏检测及处理案例

2m19年5月,广东江门某变电站1台1100k断路器突发SF6气体压力低告警信号,判断是断路器漏气引起的。带电补气后使用定性SF6气体检漏仪对断路器下部联管、阀门、密度表、压力表等零部件进行检测,均未发现漏气点。一周后,该断路器再次发SF6气体压力低告警信号。因距离上次补气不足1个月,而下部经检测未发现漏气点,初步判断漏气点位于断路器极柱。该站正值负荷高峰,无法立刻停电检查,故无法使用肥皂泡法、薄膜包扎法等常规手段。使用红外成像检漏仪对该断路器进行不停电检测,发现漏气点位于C相极柱中间法兰位置,根据图像中气雾的喷射速度和范围,判断漏气非常严重,必须进行停电检修（图3)。

图3红外成像检漏图

对断路器进行解体检修发现,套管中间法兰表面有被腐蚀的现象,密封圈凹槽有白色结晶物。因螺栓外部未涂覆防水胶,雨水可沿螺栓进入密封结构内部,使密封面被腐蚀。主密封圈因使用年限较长,已失去弹性。经分析判断,这是一起因设备设计不合理、安装质量不佳而引起的漏气故障。

该案例中,红外成像检漏的结果为判断设备的状态,为设备停电检修提供了重要依据,为提前制定检修方案、准备材料、备品等方面提供了有力支撑,是非常有效的检测手段。

6红外检漏仪现场操作注意事项

为提升红外检漏的精确度,保证工作人员的安全,现场操作时,应注意以下四点:

（1)操作人员应熟悉红外成像检漏仪的工作原理、技术参数和性能,掌握仪器的操作程序和使用方法。

（2)检测时应与设备带电部位保持足够的安全距离,防止误碰误动设备,行走中注意脚下,防止踩踏设备管道。

（3)进入室内开展现场检测前,应先通风15min,检查氧气和SF6气体含量合格后方可进入,检测过程中应始终保持通风。

（4)室外检测宜在晴朗天气下进行,环境温湿度、风速等应满足仪器技术要求,检测时避免阳光直接照射或反射进入仪器镜头。

7结语

SF6气体凭借优良的特性在高压设备上广泛使用,同时SF6气体的泄漏也成为影响设备正常运行的重要因素。受停电计划影响,传统的检漏方法已无法满足目前设备运维的要求,红外成像检漏技术的出现,提供了有效的不停电检测手段。因此,推广红外成像检漏技术,提高从业者的检测水平,可及时发现漏气缺陷,提高处理效率,保证设备安全运行。