基于紅外成像檢漏技術(shù)的SF6高壓設(shè)備氣體泄漏檢測

引言

SF6氣體具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅弧性能,耐電強(qiáng)度為同一壓力下氮?dú)獾?.5倍,擊穿電壓是空氣的2.5倍,滅弧性能是空氣的100倍,是一種優(yōu)良的超高壓絕緣介質(zhì)。目前,SF6氣體廣泛應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中,如斷路器、互感器、GIS、HGIS、GIL、PASS等。

1SF6高壓設(shè)備氣體泄漏的影響

SF6高壓設(shè)備密封不良時(shí),會(huì)發(fā)生氣體泄漏。SF6氣體的泄漏會(huì)使設(shè)備絕緣水平降低,微水含量增加,嚴(yán)重時(shí)會(huì)擊穿放電甚至爆炸。泄漏還會(huì)傷害人體,污染大氣環(huán)境。因此,提升設(shè)備質(zhì)量,避免SF6高壓設(shè)備發(fā)生氣體泄漏,才能有效保證設(shè)備運(yùn)行可靠、人員生命安全及大氣環(huán)境改善。

2SF6高壓設(shè)備氣體泄漏的原因

(1）焊縫漏氣:焊接質(zhì)量不佳或者不同材料連接處應(yīng)力過大,導(dǎo)致焊縫開裂。

(2）鑄件表面漏氣:因鑄造質(zhì)量不佳,造成工件內(nèi)部出現(xiàn)針孔或砂眼。

(3）法蘭面漏氣:法蘭加工質(zhì)量不高或精度不足,結(jié)合面殘留雜質(zhì),瓷件與法蘭膠裝面不嚴(yán)密等。

(4）密封老化或損壞:密封材料質(zhì)量不佳或出現(xiàn)老化,安裝不規(guī)范或安裝工藝不良。

(5）閥門、管道、表計(jì)漏氣:連接處固定不緊或密封失效。

3SF6高壓設(shè)備氣體泄漏的檢測手段

目前,電力行業(yè)常用的檢漏方法有:

(1）一般儀器檢漏。

使用SF6氣體檢漏儀對(duì)密封面、管道連接處、密度繼電器接頭以及其他可能泄漏點(diǎn)進(jìn)行檢測。該方法簡便直接,可查出明顯的缺陷,但精確度低。若安全距離不足,需設(shè)備停電。

(2）肥皂泡法。

將肥皂水涂抹在疑似泄漏點(diǎn)上,若產(chǎn)生新的氣泡,則有泄漏。該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要使用儀器,但精度較差,耗時(shí)長。若安全距離不足,需設(shè)備停電。

(3）薄膜包扎法。

用塑料薄膜將待測的部位包扎起來,經(jīng)過一段時(shí)間后,用定性或定量檢漏儀對(duì)塑料薄膜內(nèi)部進(jìn)行檢測。該方法比較靈敏,干擾因素少,是一種比較精確的檢查手段,但一般需要設(shè)備停電。

(4）紅外成像檢漏。

使用SF6紅外成像儀對(duì)高壓設(shè)備漏氣點(diǎn)進(jìn)行檢測,可以在設(shè)備不停電的情況下,遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地檢測泄漏點(diǎn),并即時(shí)形成有層次感、直觀的紅外圖形。

4紅外成像檢漏技術(shù)的原理

目前,紅外成像檢漏儀主要有兩個(gè)技術(shù)方向:紅外線輻射成像和紅外線吸收成像。

紅外線輻射成像檢漏技術(shù)是利用SF6氣體紅外吸收性強(qiáng)以及與空氣的紅外影像不同的特性,在具有超高熱靈敏度的紅外探測器下成像,從而找到泄漏點(diǎn)(圖1）。使用該技術(shù)原理的紅外檢漏儀較為小巧,使用方便,與一般紅外熱成像儀區(qū)別不大。而紅外線吸收成像檢漏技術(shù)則是利用SF6氣體對(duì)特定波長(以大約11u7波長為中心）的紅外線的強(qiáng)烈吸收作用,使反射到檢測設(shè)備的紅外能量大大減少,從而形成區(qū)別于其他物質(zhì)的影像(圖2）。但使用該原理制成的紅外檢漏儀體積較大,且需要背景反射面,操作不便,適用范圍較窄。

5SF6斷路器氣體泄漏檢測及處理案例

2m19年5月,廣東江門某變電站1臺(tái)1100k斷路器突發(fā)SF6氣體壓力低告警信號(hào),判斷是斷路器漏氣引起的。帶電補(bǔ)氣后使用定性SF6氣體檢漏儀對(duì)斷路器下部聯(lián)管、閥門、密度表、壓力表等零部件進(jìn)行檢測,均未發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)。一周后,該斷路器再次發(fā)SF6氣體壓力低告警信號(hào)。因距離上次補(bǔ)氣不足1個(gè)月,而下部經(jīng)檢測未發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn),初步判斷漏氣點(diǎn)位于斷路器極柱。該站正值負(fù)荷高峰,無法立刻停電檢查,故無法使用肥皂泡法、薄膜包扎法等常規(guī)手段。使用紅外成像檢漏儀對(duì)該斷路器進(jìn)行不停電檢測,發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)位于C相極柱中間法蘭位置,根據(jù)圖像中氣霧的噴射速度和范圍,判斷漏氣非常嚴(yán)重,必須進(jìn)行停電檢修（圖3)。

圖3紅外成像檢漏圖

對(duì)斷路器進(jìn)行解體檢修發(fā)現(xiàn),套管中間法蘭表面有被腐蝕的現(xiàn)象,密封圈凹槽有白色結(jié)晶物。因螺栓外部未涂覆防水膠,雨水可沿螺栓進(jìn)入密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部,使密封面被腐蝕。主密封圈因使用年限較長,已失去彈性。經(jīng)分析判斷,這是一起因設(shè)備設(shè)計(jì)不合理、安裝質(zhì)量不佳而引起的漏氣故障。

該案例中,紅外成像檢漏的結(jié)果為判斷設(shè)備的狀態(tài),為設(shè)備停電檢修提供了重要依據(jù),為提前制定檢修方案、準(zhǔn)備材料、備品等方面提供了有力支撐,是非常有效的檢測手段。

6紅外檢漏儀現(xiàn)場操作注意事項(xiàng)

為提升紅外檢漏的精確度,保證工作人員的安全,現(xiàn)場操作時(shí),應(yīng)注意以下四點(diǎn):

（1)操作人員應(yīng)熟悉紅外成像檢漏儀的工作原理、技術(shù)參數(shù)和性能,掌握儀器的操作程序和使用方法。

（2)檢測時(shí)應(yīng)與設(shè)備帶電部位保持足夠的安全距離,防止誤碰誤動(dòng)設(shè)備,行走中注意腳下,防止踩踏設(shè)備管道。

（3)進(jìn)入室內(nèi)開展現(xiàn)場檢測前,應(yīng)先通風(fēng)15min,檢查氧氣和SF6氣體含量合格后方可進(jìn)入,檢測過程中應(yīng)始終保持通風(fēng)。

（4)室外檢測宜在晴朗天氣下進(jìn)行,環(huán)境溫濕度、風(fēng)速等應(yīng)滿足儀器技術(shù)要求,檢測時(shí)避免陽光直接照射或反射進(jìn)入儀器鏡頭。

7結(jié)語

SF6氣體憑借優(yōu)良的特性在高壓設(shè)備上廣泛使用,同時(shí)SF6氣體的泄漏也成為影響設(shè)備正常運(yùn)行的重要因素。受停電計(jì)劃影響,傳統(tǒng)的檢漏方法已無法滿足目前設(shè)備運(yùn)維的要求,紅外成像檢漏技術(shù)的出現(xiàn),提供了有效的不停電檢測手段。因此,推廣紅外成像檢漏技術(shù),提高從業(yè)者的檢測水平,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣缺陷,提高處理效率,保證設(shè)備安全運(yùn)行。