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摘要：红外成像检漏技术是近年来SF6断路器气体泄漏检测中比较常见的一种技术，打破了传统技术的束缚，可以让工作人员在设备不停电的情况下在短时间内准确查找出SF6气体的泄漏点和漏气部件，并实现图像的实时传输，提高工作效率、提升检修质量，保障电网安全稳定运行[3]。本文主要围绕SF6断路器阐述、SF6断路器气体泄漏检测技术的重要性、常见SF6气体泄漏检测方法以及红外成像检漏技术的基本原理与方法。最后通过SF6断路器检漏实例，证明红外成像检漏技术的准确性和实用性，为高压断路器气体泄漏准确查找及定位提供了典型案例依据。
关键词：SF6断路器；红外成像；气体泄漏
前言
SF6断路器具备电气寿命长、开断能力强以及结构简单的优势，在高压领域内有广泛应用。从近几年的缺陷来看，SF6气体泄漏问题已成为该类设备的主要缺陷，但由于检测手段和技术的局限性，此类缺陷的处理不仅严重影响了设备的正常运行，延长了设备停运时间，同时也增加了人员现场作业时间。而SF6红外成像检漏技术的出现很好地解决了该问题，它不仅可以精准地发现断路器泄漏点，而且方便携带、操作简单、灵敏度高、受环境影响较小、寿命长等特点，并且能实时在线监测，可较为直观地呈现SF6气体泄漏的图像和影像。体现出一定的应用优势。对于电网的安全稳定运行具有重大意义。
一、SF6断路器阐述
SF6断路器是指利用SF6气体作为绝缘介质的一类断路器，其中SF6气体具有较好的绝缘能力和灭弧能力，从而促使断路器的开断能力较强，可多次操作，机电磨损程度小，属于一种性能良好的断路器，通常应用在高压领域中[6]。纯净的SF6气体可看作是性能较好的灭弧介质，但是当其应用在频繁启动的低电压器中，容易造成气体分解物与金属蒸汽发生反应，造成接触电阻有所增加，无法保证SF6气体密封触头正常工作，因此，不应将其应用到低电压器中[1]。正常情况下，SF6属于一种无毒、不燃的惰性气体，密度约为空气的两倍。当SF6气体处于电弧作用下，部分气体会被分解，生成有毒的分解物，如SF4、SOF4和SO2F2等，会严重影响工作人员的人身安全，并且会对金属部件造成劣化作用。因此，SF6断路器内通常设置吸附装置，可吸收SF6气体在高温下生成的有毒物质[7]。
二、SF6断路器气体泄漏检测技术的重要性
设备安装质量、制造质量以及检修质量等与SF6断路器运行效果有紧密联系。SF6断路器通常会出现由于元件老化、外力损坏以及产品质量等影响因素造成的气体泄露现象，将对设备和环境造成威胁。因此，应注重SF6气体泄漏检测技术的应用，并要求工作人员能充分认识到气体泄露将造成的严重危害。如严重的气体泄漏会导致断路器闭锁无法正常操作，并且会造成断路器内部气体密度的降低，对断路器的绝缘性和灭弧性有不利影响，无法保证电网的稳定运行[8]。同时，SF6气体泄漏会降低设备可靠性，并会威胁人员安全。这种气体化学性质较稳定，但是它的分解产物大多有腐蚀性和毒性，当分解产物积聚在设备内部，不利于设备的安全运行。另外，SF6气体泄露后会对大气环境造成破坏，并增加温室效应。因此，从环境、电网安全以及人员安全等角度出发，认为SF6气体泄漏监测技术有重要作用。
三、常见SF6气体泄漏检测方法
（一）肥皂泡检漏法
这种气体泄漏检测技术是指将肥皂泡涂抹到可能出现泄露的部位，其中出现向外鼓泡的位置便是泄露点，适用于气体泄漏量较大的情况。肥皂泡捡漏法优点在于成本低、操作简单、能精确定位漏气点。但是其灵敏度不高，不能检测出微量漏气情况下的漏气点，并且对于套管本体等部位需要停电后进行检测，具有一定的应用局限性。
（二）包扎检漏法
包扎捡漏法是指利用密封袋将可疑位置包扎起来，等待一段时间后再使用检漏仪来测量袋内的气体浓度，通常应用于大风环境或者微量漏气情况。该测量方法的灵敏度较高，但检漏时间长，操作步骤多，且在设备不停电的情况下难以展开。
（三）检漏仪检漏法
SF6检漏仪指的是将卤素气体当作示漏气体的仪器。当泄露的气体接近检漏仪时，仪器将发出报警信号，报警速度与频率会随着泄露量的增加而增强。该种检测技术具有简单方便、检漏速度快的优势，但是在大风环境下，可能检查不出漏气，并且在对套管本体等部位进行气体泄漏检测时，需要在停电情况下进行，有一定局限性。
（四）激光成像仪检漏法
利用激光的相干性，可借助可调光学转化系统，对某一指定位置进行红外辐射场的设置，当断路器中的SF6气体向外扩散时，这些气体流会对覆盖检测区域的红外辐射场产生光子散射和光子吸收等行为。在光学吸收影响下，会造成气体泄露处存在气流波动现象。这时在激光发射端设置适应微光接收器，能通过成像情况来判断泄漏源。应用该检测技术的优势在于：检测技术先进，并且相关设备的稳定性较好；可通过成像方式来判断SF6气体泄漏情况，具有直观的特点；可带电远距离检测气体泄漏源；定位精准[2]。而该技术同样具有一定缺陷，如当泄漏量较小时，容易造成成像亮度不足，不利于对泄露部位进行检测；受到风速和风力的影响较大，当风力较大时，会导致气体扩散速度加快，不利于气体泄漏部位成像。另外，会受到湿度的影响，在环境湿度较大情况下，无法保证对泄漏部位进行仔细观察。还有就是仪器成本高、维护困难。
四、红外成像检漏技术的基本原理与方法。
SF6气体性能较为稳定，相对于空气，它吸收红外线的能力极强。当物体表面辐射出的红外线穿过SF6气体时，大部分波长为 的红外线被吸收，因此SF6气体红外成像检漏原理即是利用波段为 的红外光成像。物体表面辐射的红外线，穿过空气的部分全部进入镜头，而穿过泄漏气体的部分被大量吸收后，只有少量的进入镜头，因此成像后可看到烟尘状的SF6泄漏气体[5]。如图1所示：
图1红外成像检漏的原理图
红外成像检漏原理运用于SF6气体泄漏工作，具有十分直观而良好的检测效果。性能优越的红外成像设备检测精度高、实用性好、抗干扰能力强[4]。在设备带电情况下，不用接触设备，仅远距离观测设备各部位外表面，就能较为快速地发现设备表而非常细微的漏气现象。
五、红外成像检漏技术的应用实例
2017年12月22日，某500kV变电站值班人员在日常巡视中，发现XXX线5023开关B相气体继电器压力值为0.53MPa，已接近报警值。（该断路器额定气压0.6MPa，报警气压0.52MPa，闭锁气压0.5MPa。）随后变电检修人员进站进行SF6气体泄漏排查。由于该线路涉及到重要用户，不能立即停电，检修人员使用检漏仪以及肥皂水对5023断路器的非带电部分的连接管路、气体继电器压力表进行检查，未发现异常，初步排除下部管路及压力表的故障，漏气点极大情况存在断路器本体的法兰上。使用采用红外成像检漏技术的SF6检漏仪对其本体进行检测，发现5023开关B相灭弧单元法兰处存在漏气点，如图所示：
检修人员初步分析是断路器运行年限较长后，可能法兰密封圈出现了一定程度的老化而弹性减弱，再加上内外不平衡气体压力的作用以及冬季早晚温差大，热胀冷缩因素的影响，密封性能严重下降，失去了良好密封的作用[9]。根据气体压力表的压力下降趋势及现场检漏仪观察到的情况可看出，该漏点漏气量大、漏气很快，需立刻申请安排停电检修。
停电后，检修人员拧开法兰，取出内部密封圈进行检查，发现密封圈颜色加深，表面有一定的粉状杂质，几乎没有弹性。现场更换密封圈，固定紧接头后，补充新的SF6气体，体压力升至额定值0.6MPa。用红外检漏仪重新检测，该处漏气点不再漏气。
六、结语
SF6断路器在高压领域有着广泛应用，对电网安全稳定运行有着重要意义。为了充分发挥SF6断路器在工业生产上的有效作用，应加强对SF6气体泄露检测技术的研究，及时掌握气体泄露情况并采取具体的解决措施。而SF6红外成像检漏技术作为一种新的测漏技术，可以在非接触、远距离、不停电的情况下将不可见的SF6气体泄漏情况成像，并生成图像，视频输出，可以在任何标准的显示器上显示或记录在录像带上，大大降低了漏气设备检测的难度，为设备检修提供了可靠的依据，大大提高电网安全稳定运行。
参考文献：
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论文作者:叶卓鑫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/4
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