红外成像检漏技术在GIS_...F_6气体泄漏检测中的应用_宋东波.pdf

第二十八卷 第一期，安徽电气工程职业技术学院学报 年 月 红外成像检漏技术在 气体泄漏检测中的应用宋东波，黄 洁，金甲杰，李慧军投稿日期：作者简介：宋东波（），男，安徽宿州人，高级工程师，主要从事电网设备状态评价及安全生产监督管理工作。黄 洁（），女，湖北武汉人，高级工程师，主要从事电网安全生产管理培训工作。金甲杰（），男，安徽亳州人，高级工程师，主要从事电力设备检修及电网安全生产监督管理工作。李慧军（），男，江苏姜堰人，工程师，主要从事主要从事电网安全生产监督管理工作。（国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，安徽 合肥 国网安徽省电力有限公司培训中心，安徽 合肥 国网安徽省电力有限公司，安徽 合肥）摘 要：气体泄漏将导致 设备绝缘性能下降，严重时将导致气室压力报警或闭锁，另外气体的温室效应将对大气造成污染。红外成像检测技术可有效发现 气体泄漏，文章介绍了 气体泄漏的现场检测方法，结合现场实例分析了 设备气体泄漏问题，可为 设备气体泄漏的准确定位及分析提供借鉴。关键词：红外成像；检漏；中图分类号：；文献标识码：文章编号：（），（，；，；，）：，：；引言气体绝缘金属封闭开关设备（，）具有占地面积小、运行稳定、维护量少等优点，近年来在电力系统中得到了广泛的应用，特别是超、特高电压等级的开关设备，基本以 为主。气体以优异的绝缘特性和灭弧性能，被广泛应用于各类高压开关设备。气体泄漏是 运行中最为常见的缺陷之一，其泄漏一方面将导致设备绝缘强度降低，严重威胁设备安全运行，若泄漏的气体中含有电弧分解物，还将危害人身安全；另一方面，其温室效应是 的宋东波，黄 洁，金甲杰，李慧军：红外成像检漏技术在 气体泄漏检测中的应用 倍，泄漏将对大气环境产生较强的温室效应。因此，开展 气体泄漏检测对于保障电气设备稳定运行，践行国家双碳行动具有重要意义，。红外成像检漏技术具有非接触、远距离、可成像、操作便捷、灵敏度高等特点，为 气体泄漏检测提供了一种方便快捷、直观有效的方法。文章结合几起红外成像检漏现场实例，分析了 设备气体泄漏典型类型及原因。气体泄漏检测方法及原理 气体泄漏现场检测方法传统的 气体泄漏现场检测方法主要有肥皂泡法和声光报警法。肥皂泡法是采用肥皂水对设备的可疑漏气部位进行逐个涂抹，观察是否有气泡产生，其检测成本低、结果直观可见，但对漏点的寻找具有一定的盲目性，且检测工作量较大；声光报警法就是将便携式定性检漏仪的探头沿可疑漏气部位缓慢移动，或将可疑部位包扎一段时间后开展检测，当检测到泄漏气体时，仪器发出报警，报警级别与泄漏量成正比，其检测灵敏度高，但对漏点的精准定位有一定难度。上述两种检测方法均为接触式检测，需要被测设备停电或与设备带电部位保持足够的安全距离，因此检测范围、检测时段受限。近年来，随着技术的发展，基于 气体红外吸收特性的激光成像及红外成像检漏法在 气体泄漏检测方面实现了重大突破，可在设备带电情况下进行非接触式的检测，检测结果以直观的影像呈现，且检测灵敏度高，极大提高了检测效率。但激光成像检漏要有反射背景，当设备结构复杂或测量空间较小时，就会存在无法测量的区域，另外，还需激光发射器，整套仪器体积、重量相对较大。红外成像检漏法仪器轻便、测点不受现场工况限制，可更高效的开展现场检测。红外成像法检漏原理气体对波长为 的红外光具有很强的吸收特性，检测仪的红外探测器专门针对及窄的光谱范围（）进行调整，当检测区域存在 气体时，由于其对红外光线的强烈吸收作用，此时反射到检测设备的红外能量会大幅减弱，气体泄漏区域的视频图像将产生对比变化，形成烟雾状阴影，气体浓度越大，吸收越强，烟雾状阴影就越明显。图 红外成像检漏原理 气体漏原因相对于敞开式断路器，设备气室多、管路多、密封面多，结构工艺复杂，因此发生漏气的情况也相对更多，典型的漏气主要有以下几个方面：（）罐体裂缝或砂眼处泄漏。主要由于设备生产制造工艺不良导致，焊接工艺不良会出现焊缝裂纹，铸造工艺不良会产生罐体砂眼；（）法兰密封面泄漏。主要由制造、安装工艺不良导致，如防水、密封工艺不符合要求，密封圈安装压偏，法兰面紧固力矩不达标等。受运行环境影响，随着运行时间的增加，密封性能逐渐下降，产生漏气；安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期（）管路接头或充气口处泄漏。常见的如铜管焊接或与密度继电器连接部位裂纹产生漏气，充气口截止阀与底座结合不良产生漏气；（）绝缘盆子密封面泄漏。绝缘盆子安装时装配不当、运行过程中尺寸偏移导致绝缘盆子异常受力产生裂纹或密封面密封不良，运行中进水，冬季结冰膨胀，在盆子紧固螺孔处产生裂纹，发生漏气。典型案例分析 罐体砂眼漏气某 特高压站，站内运维人员通过在线监测装置发现 母线 气室 相压力存在缓慢下降趋势。由于母线气室体积较大，压力虽缓慢下降，但可能存在较为明显的漏气点。检测人员使用 公司 红外检漏仪对异常气室的波纹管、法兰面、罐体等开展逐一检测，最终在罐体上检测发现一明显漏点，气体呈喷射状向外部泄漏，判断为罐体砂眼产生漏气，现场漏气部位及红外图谱如图、图 所示。图 砂眼漏气现场部位 图 砂眼漏气红外图谱因 内部充有数倍于大气压的压力，为保障 安全稳定运行，其罐体必须具有强度高、气密性好、耐腐蚀等特点，目前主要以铝合金铸件为主，若罐体在铸造过程中工艺控制不良或罐体成形后接口焊接不良，均可能导致出现砂眼，此时内部的高压 气体就会在压力差作用下向外部泄漏。法兰密封面漏气某 变电站内 多个气室存在气体泄漏情况，需频繁补气，耗费大量人力物力。因此，组织对该站开展了专项气体泄漏检测，检测共发现漏点 处，其中隔离开关操动机构连杆与罐体连接处漏气 处、绝缘盆子紧固螺栓部位漏气 处、母线端部法兰密封面漏气 处、接地开关气室接地侧绝缘件部位漏气 处。在现场检测过程中，因部分气体泄漏部位位置相对较高，且漏气微弱，通过红外检漏仪可看到烟雾状成像，但漂浮不定，影响具体漏气点的确定，针对该情况，对于安全距离足够的部位，现场结合气泡法进行了复测，先通过红外检漏仪确定泄漏大致部位，再有针对性的采用起泡法进行检漏，最终精准确定漏气点，效果显著。开关间隔 隔离开关 相操动机构连杆与罐体连接密封面漏气检测情况如图 至图 所示。图 隔离开关漏气部位现场图图 漏气部位红外图谱图 气泡法精确定位情况宋东波，黄 洁，金甲杰，李慧军：红外成像检漏技术在 气体泄漏检测中的应用法兰面密封主要以密封圈加紧固螺栓实现，若密封圈在运行中受到腐蚀，会使其劣化失去弹性或局部腐蚀，降低密封性能；另外，若安装过程中密封槽未清理干净、密封圈压偏、紧固力矩不符合要求等，也会导致密封达不到预期作用，进而产生气体泄漏。绝缘盆子密封面泄漏某 变电站内 开关设备为 结构，共有 个间隔，据运维人员反馈，投运以来发现多处气体泄漏情况，厂家人员进行了初步处理，但仍有新的气室压力降低情况出现。检测人员对该站开展气体泄漏普测，发现漏气部位 处，涉及罐体、绝缘盆子密封面、接地开关机构轴密封等部位，其中以绝缘盆子密封面漏气为主，共有 处，包括紧固螺栓及浇注孔两个典型漏气部位。间隔 相、气室之间（母侧）绝缘盆子浇注孔部位漏气情况如图、所示。图 浇注孔部位漏气现场图图 浇注孔漏气红外图谱绝缘盆子主要用于隔离相邻气室、为导体提供绝缘支撑，其密封方式主要有单密封圈加密封胶和双密封圈方式，大多采用单密封圈加密封胶密封，若现场安装时未打注密封胶或注胶不合格，则运行中雨水很容易沿紧固螺栓或浇注孔进入密封面，形成积水，在冬季低温下，积水结冰膨胀，在螺孔等处将绝缘盆子撑裂，当裂纹越过密封圈时则密封面受到破坏，此时就会产生气体泄漏。结论红外成像检漏方便快捷、定位准确、不受设备结构限制，是一种安全高效的 气体泄漏检测技术，在特定情况下红外成像检漏辅以气泡法检漏，可对漏点进行精准直观定位。设备因生产制造、安装调试、运行环境等因素影响，可能产生气体泄漏，文章介绍了罐体、密封处几起典型的气体泄漏案例，分析了可能的原因，可为 设备漏点的检测定位提供参考。参考文献：邱毓昌 装置及其绝缘技术 西安：西安交通大学出版社，张欣，李高扬，黄荣辉，等 不同运行年限的 缺陷率统计分析与运维建议 高压电器，（）：，陈仁刚，冯新岩，辜超，等 红外测温技术在 故障诊断中的应用 高压电器，（）：梁方建，王钰，王志龙，等 六氟化硫气体在电力设备中的应用现状及问题 绝缘材料，（）：唐炬，潘建宇，姚强，等 在故障温度为 时的分解特性研究 中国电机工程学报，（）：谢超，尚涛，李乾坤 特高压直流分压器内部故障的 分解物测试特性 高压电器，安徽电气工程职业技术学院学报 第二十八卷 第一期，（）：张一茗，袁欢，穆广祺，等 高压 开关设备气体分解物浓度在线监测装置研制 高压电器，（）：王伟，冯新岩，牛林，等 利用红外成像法检测 设备 气体泄漏 高压电器，（）：胡伟涛，隋少臣，韩建波 红外检漏仪在 电气设备状态检修中的应用 高压电器，（）：张磊，秦旷 电网设备状态检测技术问答 北京：中国电力出版社，李永祥，王天正，李艳鹏，等 基于红外成像检漏技术的 设备气体泄漏异常分析 高压电器，（）：赵欢 设备 气体泄漏处理的分析及探讨 电工技术，（）：李政廉，佘鑫，胡晓东，等 新建变电站 设备漏气原因分析 电力安全技术，（）：陈昱同，郭建宏，刘杨，等 某 盆式绝缘子漏气原因分析及处理措施 高压电器，（）：安滨，陈仁刚，吕楠，等 红外检漏技术在 电流互感器中的应用 电力安全技术，（）：责任编辑：王川陵