GIS设SF₆气体泄漏检测方法研究

【摘 要】气体绝缘金属封闭开关设备，即GIS（Gas Insulated Sw itchgear）设备。GIS设备具有不受污秽环境影响、占地面积小、可靠性安全性高、运行维护工作量小、设备安装方便等优点，近年来被广泛应用于交流高压、超高压输变电工程。 GIS设备依靠内部具有一定压强的SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质。由于SF6气体无色无味，在其泄漏后很难被发现。SF6气体泄漏不仅会降低GIS设备绝缘能力，威胁变电站运行安全，同时也对运行人员存在人参安全隐患。

【关键词】GIS设备；SF6气体泄漏检测；设备安全；人身安全

1引言

SF6气体作为一种惰性气体，一直以来都被被广泛应用于气体金属封闭开关设备内部的绝缘和灭弧，但在金属封闭开关设备的长期高电压运行过程中SF6气体会分解有毒物质，不仅威胁设备的安全，也威胁到现场运行人员的人身安全，同时SF6气体的泄漏会造成环境污染。因此，对SF6气体泄漏检测的准确和高效就变得越来越重要。

2 SF6泄漏传统检测方法

GIS设备的SF6气体泄漏检测的传统检测方法有液体表面张力法、定性检测法和定量检测法。

液体表面张力法是通过对GIS设备接缝处涂抹表面张力较强的液体，观察液体表面是否出现气泡来确定是否发生泄漏。虽然这种方法比较直观，但是需要与GIS设备直接接触，不能够带电作业，而且工作量大，工作过程繁琐。

定性检漏法是利用定性检漏仪对可能发生泄漏点的气体进行负极性吸附，利用氟类气体在高压状态下而产生的不同电信号进行对比来判断泄漏是否发生。定性检漏仪虽然携带方便，但是其工作状态不稳定而且精度不高。随着电网高压、超高压电压等级产品的使用，此种气体泄漏检测方法已经越来越不能满足变电站实际生产运行的需要。

定量检漏法与定性检漏方法类似，而且设备都比较笨重，同时需要与GIS设备直接接触，不能带电作业。工作效率较低。

以上三种传统检测方法都可以检测GIS设备是否发生SF6气体的泄漏。但由于GIS设备本身的密封部件非常多，而且排列紧凑，造成SF6气体泄漏的检测工作的繁琐和低效率。同时以上三种传统检测方法都为接触式、非吸入式检测，工作过程中，GIS设备必须断电，这也造成了这三种检测方法工作量大和效率低下。

3 SF6泄漏光学成像检测方法

光学成像法现在有红外成像法和激光成像法[1- 2]。

3.1 红外光成像法

红外光是指波长在0.75- 1000μm之间的电磁波，红外光通过物体时，红外光中的某些波长会被吸收形成特定的吸收光谱。SF6气体的红外吸收特性很强，其通过物质时的吸收光谱主要集中在11μm处。红外成像法通过光学元件完成成像和色散，再使用滤波器将工作波段调至包含上述波长的带宽范围，则可以使SF6气体的成像明显区别于GIS设备环境背景成像，从而在接收器上明显可见。SF6气体的红外吸收频谱特性图如图1所示。

红外成像法通过将SF6气体图像视频化，可以在GIS设备不断电的情况下迅速查找设备的泄漏点，具有准确、直观的特点。

由于自然界中在絕对零度以上的任何物质都会持续不断地向外辐射红外光，因此检测SF6气体泄漏的红外成像法不受GIS设备所处环境光照条件的影响。

3.2 激光成像法

SF6气体作为一种惰性很强的气体具有电负性很强的特点，表现在对自由电子具有较强的吸附力，从而可以吸收激光波长。激光成像法对GIS设备的SF6气体的泄漏检测，正是利用了SF6气体可以吸收特定波长的激光的特性。在对GIS设备连接部件的激光扫描成像中，如果GIS设备连接部件发生SF6气体泄漏，入射激光会扫描到空气中的SF6气体，而此时SF6会吸收掉一部分激光能量，从而导致发射激光的成像与GIS设备未发生泄漏情况下的成像不同，从而可以判断出GIS设备是否存在SF6气体的泄漏。

在利用激光成像法对GIS设备进行SF6泄漏检测时，工作设备不需要与GIS设备进行直接接触，GIS设备可以不停电作业，在提高气体泄漏检测工作效率的同时，也有力保证了工作人员的人身安全。

图2为利用激光成像摄像机对GIS设备进行SF6气体泄漏检测。

4 结论

随着我国电网事业的发展，交流高压、超高压工程的不断投运，GIS设备因为其可靠、安全、安装方便等优点越来越多的应用到当今的输变电工程当中。因此，对影响GIS设备安全运行的SF6气体泄漏的检测也变得越来越重要。本文分析了GIS设备SF6气体泄漏检测的传统方法和现今比较成熟的光学成像法，不难看出传统检测方法已经不能够适用现在高压、特高压工程的需要，而光学成像法因为其可靠性高、可以不停电运行等优点得到了越来越多的应用，这也必然是将来GIS设备SF6气体泄漏检测方法的发展方向。

参考文献：

[1]高亚娟，许婉，赵选勃.SF6气体绝缘设备用O形圈密封结构对比分析[J].高压电器，2008.

[2]郭小凯，郑炎，尹毅.基于光声光谱技术SF6泄漏检测技术[J].高压电器，2010.

作者简介：

刘佳（1985-），男，硕士研究生，国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心工程师，研究方向：交流高压变电站电气二次设计。