马苏
（江苏省电力公司检修分公司 226000）
摘要：本文主要对采用六氟化硫气体绝缘的电气设备进行气体泄漏检测的必要性和现场实施的情况进行了阐述，介绍了红外热成像检漏仪器的原理、使用方法。通过现场实际使用的案例分析，说明了采用红外热成像技术进行电气设备六氟化硫气体检漏的检测步骤、缺陷分析、缺陷性质界定及检修策略的制定。旨在对六氟化硫气体检漏工作的实际应用起到指导作用。
关键词：六氟化硫 气体泄漏 红外热成像 缺陷定性 检修策略
● 引言
六氟化硫（六氟化硫）气体是无色无味的惰性气体，具有稳定的化学性能和强电负性，因此作为一种良好的绝缘、灭弧介质广泛运用于电力系统中的高压断路器、金属全封闭组合电器、封闭母线、电力变压器等主要电力设备中。随着电网建设规模的不断发展，使用六氟化硫气体绝缘的主设备因其占地面积少、体积小、安装便捷、运行维护工作量小的优势正越来越多的在电网中推广使用。而使用六氟化硫气体绝缘的设备在运行中出现的气体泄漏也逐渐成为一个重要的缺陷现象不断出现在变电检修和运维工作人员的面前。因此，近几年各单位都在积极开展查找主设备的灭弧、绝缘介质的泄漏及泄漏部位的工作，目的是为设备消除气体泄漏的缺陷指明方向，同时也为设备缺陷性质、状态评价、停电消缺工作计划的合理安排提供依据。
一、现状概述
六氟化硫气体的的工作压力通常达到或超过大气压力的4倍以上，运行时，处密封状态的气体与外部存在着巨大的压差，由于设备制造工艺、密封设计及选用材料以及长时间运行材料老化等问题，六氟化硫气体会从设备的密封薄弱部位向大气泄漏。常见的气体泄漏原因主要为：焊缝裂纹、铸件砂眼、密封设计不合理、组装工艺不当、密封圈老化等。这些问题的存在使得运用中的六氟化硫电气设备的绝缘性能、开断性能均在不同程度的受到影响，甚至于威胁到电网的安全稳定运行。
二、六氟化硫气体泄漏的危害
六氟化硫气体作为一种惰性化合物无论是纯净气体还是经运行后存在电弧分解物的气体，其对大气泄漏的现象对电网设备的安全运行、大气环境及人员都会存在不同程度的不利影响。主要表现在以下几个方面：
六氟化硫气体是温室效应气体之一，对温室效应的影响达到CO2气体的2000万倍，是《联合国气候变化公约》和《京都议定书》规定减排的六种温室气体之一。从环境保护的角度考虑，应控制减少六氟化硫气体的排放；
纯净的六氟化硫气体是无毒的，但经过运行中的电流开断后，高温电弧造成气体分解，从而产生剧毒气体分解产物，对人员安全产生危害；
六氟化硫气体泄漏将造成压力下降使得电气设备的绝缘性能和灭弧性能降低，压力低于闭锁值时，断路器控制回路将闭锁不能动作，对电网安全运行产生极大威胁；
六氟化硫气体泄漏点会造成空气中的微量水份渗透。由于水分子分子量大于六氟化硫气体的分子量，且水分子形状使其能穿过六氟化硫气体分子间隙，气体外泄的同时，大气中的微量水分也会同时向设备内部渗透。在电气设备内部的六氟化硫气体湿度增大会在绝缘件表面凝露引发沿面闪络，同时水份与电弧分解物产生化学反应会生成剧毒和强腐蚀性的化合物，进而对人员和设备内部绝缘造成损伤；
六氟化硫气体成本高，不明情况的反复补气使得设备运行成本不断增大。
因此，安全、准确检定设备六氟化硫气体的泄漏点以便对其进行消缺成为运维检修人员必须重视的一项重要工作。
六氟化硫红外检漏的基本原理
传统的六氟化硫气体检漏方法主要有：整体法（包扎法）、简易定性法（手持式卤素检漏仪检定）、压力下降法（通过密度继电器压力表观察）、分割定位法（仅适用于断路器三相管路联通）以及肥皂水检漏（目前很多地区仍在使用）。这些方法在实际使用时受到诸如：设备漏点处于器身高处、漏点位置与带电部分距离过近、设备漏点处于设备传动轴封部位、漏点周围存在强感应电场等各种因素的影响，从而使得这些方法的应用具有很大的局限性，其检测效果和准确性不能更好的适应现场人员检漏作业的需求。
从现场实用效果和准确性考虑，目前，六氟化硫气体泄漏红外成像仪已在各供电单位运维检修部门得到使用推广。六氟化硫气体泄漏红外成像检测利用的是六氟化硫气体与空气对红外光源吸收的差异性原理。其基本结构及原理如图1所示。
该种类检漏仪器专门针对六氟化硫气体检测设计，其红外探测器设计为极窄的光谱范围，通常在10-11μm之间，并且设计为制冷镜头，因此具有很高的热灵敏度，能够将低温逸散在空气里的六氟化硫气体更明显的捕捉成像。检测时六氟化硫气体的出现将和仪器显示画面中的空气视频图像产生明暗对比，从而观测并捕捉到烟气逸出的效果画面，漏气越严重气体密度越大，吸收强度差异引起的画面对比就越明显，显示器中观察到的逸出烟雾阴影就越明显。从而使得原本肉眼不可见的六氟化硫气体泄漏在仪器画面中可见，进而沿烟气逸散反向移动查找，使现场检测人员快速准确找到泄漏点。
以下通过现场检测案例来体现该测量方法的实用性和准确性。
四、案例分析
2015年5月，某500kV变电站，运维值班人员在巡视过程中观察到500kV泰利线/4号主变50621隔离开关A相气室压力偏低，怀疑该气室存在气体泄漏，随即通知变电修试人员进行现场红外热成像检漏。对该气室检漏采用红外热成像高灵敏度模式，检测到在50621隔离开关气室特高频内置传感器信号输出端密封螺丝位置存在明显烟雾状气体逸散现象。确认该部位存在六氟化硫气体泄漏缺陷。现场检测如下图1、图2所示：
红外热成像图谱图1可见光图片图2
为防止设备内部为因六氟化硫气体泄漏而引发微量水分渗透和局部放电类故障，现场对内部进行了气体湿度和气体分解产物组分测试，试验结果未见异常。检测结果见表1。
六氟化硫气体湿度及分解产物测试
图3（手持式检漏仪满量程报警）
缺陷定性与检修策略建议：
现场对该气室进行六氟化硫气体补充，恢复工作压力至0.52MPa。在PMS系统中对该变电站此气室缺陷记录查询。该HGIS设备于2014年7月投运，当时表计压力为0.52MPa，于2014年12月首次发现设备压力下降至0.48MPa，随后补气充至0.52MPa，本次补气时间为2015年5月，计算补气周期为5个月。根据《气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则》Q/GDW448-2010，设备补气周期小于半年，扣24分，评价为异常状态，定性为严重缺陷。根据《气体绝缘金属封闭开关设备状态检修导则》Q/GDW447-2010，建议对缺陷设备尽快安排进行B类检修。实施检修前，应加强D类检修，即以红外检漏等带电检测手段进行监视，密切关注该气室压力变化，防止气体压力降至报警值闭锁断路器动作机构，出现无法分合的严重情况。
五、检测注意事项
1、开机后应正确完成仪器的测量设置，应待仪器均匀化校准完成后再打开镜头盖；
2、对于泄漏量较小即补气周期较长的泄漏点应使用仪器高灵敏度模式进行检测；
3、检测时应在微风的气象条件下进行，风力偏大将使六氟化硫气体在空气中的密度减小，不易捕捉到泄漏产生的烟气画面；
4、六氟化硫气体泄漏的量值可能会存在变化，会有时多时少的情况，同时由于风向等原因使得检测难度增加，应选择多角度仔细观察以摄录对比度明显的泄漏画面，便于对泄漏点的定位查找；
5、检测前应对被测设备的压力表计进行观察记录，有针对性的进行查找，必要时可辅以手持式定性检漏仪对泄漏点进行定位确认，可以有效提高漏点查找的作业效率；
6、通过对该类仪器使用实践表明，在气温较高的季节的日落时间段，利用设备外表面辐射温度高的环境，能更为有效的检测到设备的气体泄漏画面，而在气温较低的季节该仪器的检测效果不理想。
7、对检出的泄漏点及时进行缺陷性质认定，可通过补气记录的间隔时间（参考《气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则》Q/GDW448-2010）或压力下降的计算（计算公式如下）来确定设备的缺陷性质，以便科学合理地制定相应的检修策略（参考《气体绝缘金属封闭开关设备状态检修导则》Q/GDW447-2010）。
式中，P1-压力下降前数值（MPa）；P-压力下降后数值（MPa）；Δt-压力下降总计时间（月）
● 结语
目前，六氟化硫电气设备已常规配置在电力系统，对这类设备气体泄漏的检测和缺陷跟踪、漏点查找、性质界定和检修策略制定已成为状态检修工作的重要组成部分。红外成像检漏技术具有非接触、视频录制、成像清晰、安全高效等特点，在开展检漏工作中具有重要的技术支持作用。对于电气设备不同部位、不同原因引起的六氟化硫气体泄漏缺陷检定，需要在工作中不断积累检测经验、丰富和完善典型检漏图谱、认真严谨进行缺陷分析判断，从而不断提高电网设备状态检修工作的技术水平。
参考文献：
[1]《输变电设备状态检修试验规程》Q/GDW 1168-2013.
[2]《气体绝缘金属封闭开关设备状态评价导则》Q/GDW 448-2010.
[3]《气体绝缘金属封闭开关设备状态检修导则》Q/GDW 447-2010.
[4]《六氟化硫气体泄漏成像测试技术现场应用导则》Q/GDW 1062-2013.
[5]《电网设备带电检测技术》.
论文作者:马苏
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/15
标签：气体论文; 六氟化硫论文; 设备论文; 缺陷论文; 压力论文; 补气论文; 状态论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;