红外成像检漏技术在GIS设备中的应用

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3.2.3 故障处理方案
①砂眼用样冲在砂眼周围逐步向砂眼处冲,直到漏气点消除; ②更换设备外壳。
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3.3 对接面密封圈问题
3.3.1 检测数据分析 在对某 330 kV 变电站进
行红外成像检漏发现漏气点在 吉奇 I 线 98 断路器气室顶部 8 处螺栓及底部 6 处螺栓处有 SF6 气体泄漏情况, 分别对断 路器顶部法兰和底部法兰进行 了标记,可见光及漏气点红外 检漏图谱(以 4 个标记点为例) 见图 3。
4)气体截止阀(通常我们所谓的三通阀)泄漏和气体密度继电器泄漏。 这种气体截止阀的泄漏原因有两个,一是截止阀阀座密封面光洁度不 良,二是阀杆同底座结合不好(紧固不到位所致)。
1.2 SF6 气体检漏的方法
早期对于 SF6 气体检漏方法可主要归纳为两大类: 1)定性检漏。 包括抽真空法 、定性检漏仪探测法、肥皂泡法、密度 继电器报警法等。 2)量检漏。 包括局部包扎法、挂瓶法、压降法和扣罩法等。 结合实 际检测经验,定量检漏一般采用包扎加定量检漏仪法,因包扎体积 只能估算,且检漏过程繁复,现场采用较少。 通常根据气体密度继 电器漏气报警确定漏气设备,再利用定性检漏仪查找漏气的大致位 置,最后在疑似漏气部位涂抹肥皂水来确定漏气的具体部位。 这种 传统的定性检漏法虽简单易行,但局限性也不可忽视。 对距离不满 足安全要求的设备需停电检漏;定性检漏仪需多次反复检测,容易 受环境影响;泡沫法工作量较大,容易误判,在气温较低时,泡沫 的效果不佳。
图 1 红外成像检漏仪原理示意图
2.2 红外成像检漏仪器
我司主要采用美国FLIR—GF306红外热像检漏仪器对各种SF6设 备展开带电检测工作。
FLIR—GF306可以快速扫描大片区域并实时精确查明泄露。它 适用于对接触式测量工具难以触及的设备进行检测。从理论上来讲, 每个档位都可以无中断的对数千个部位进行扫描检测。同时减少检修 停工时间并进行过程验证。最为重要的是,它能够远距离检测缺陷, 避免有毒气体对人体的危害,从而大大提高了安全保证。(如下图)
图 3 断路器顶部和底部法兰漏气点红外检漏图谱及可见光
3.3.2 漏气原因分析
对该气室压力进行了跟踪监视,24 h 后, 气室压力值下降了 0.01 MPa,由此也可以看出 ,该气室的漏气量比较大。 现场检查确认了漏气 螺栓不存在松动,分析造成漏气的可能原因如下: ① 密封圈有损伤导致 漏气。 密封圈由于制造、安装或运行中受潮腐蚀等原因,会造成密封圈 局部不光洁或劣化失去弹性; ② 密封槽光洁度不够或有异物,会引起密 封圈受损,或与密封圈不能很好结合,达不到应有的密封效果,进而导致 漏气。
7、可倾斜的显示器+内置取景器(方便检测)新增
8、数码相机拍摄可见光图像(320万像素),激光点定位泄 漏点-新增
9、图像、影像可直存SD或SDHC卡≧4G (省去携带和使用 外接视频记录仪的麻烦)-新增
10、操作简单,仪器小巧轻便(含电池,重量2.48KG)
11、使用安全(不需要额外激光源),适合各种环境,各种 背景检测(底坐、本体、天空等),不需要反射背景
第一代 GasFindIR LW 第二代 FLIR-GF306 快速查找六氟化硫气体泄漏点不可缺少的帮手!
2.3 红外检漏仪的优点
•制冷式探测器,灵敏度高,测量精度 为0.001ml/s,准确定位泄漏点; •SF6设备无需断电,实时捕捉气体泄漏, 大大减少停电检修期; •远距离、非检测,检测人员更安全; •有图有真相,可通过自带屏幕直接观 察泄漏图像,更直观; •适用性广,检测不受环境、背景等影 响; •同时带有测温功能,相当于同时配有 了一款高端热像仪; •小巧轻便,全机总重2.48kg。
2 红外成像检漏技术
2.1 红外成像检漏的原理 SF6为目前最稳定的绝缘气体,与空气相比,其红外吸收特性极强。
(两者的红外影像不同,产生一定的温差),在具有超高热灵敏度的红外 探测器下成像,使不可见的气体泄漏出来的SF6变为可见。
GF306红外成像检漏仪充分利用SF6红外吸收性强的物理特性,使内 眼看不见的泄漏出来SF6气体,在其高性能的红外探测器及先进的红外探 测技术的帮助下变得可见。其工作波段为10.3-10.7um(SF6吸收性最强 为10.6um)
与传统敞开式高压设备相比,GIS具有占地面积小、高可靠性、使用 周期长、维护工作少等优点,在电力系统中大量应用。 结合 GIS带电检 测情况, 其主要缺陷为:SF6气体泄漏、SF6气体低压力报警及SF6气体 低压力闭锁等。由此可见SF6气体泄漏问题成为GIS设备安全可靠运行的 主要问题。对于 GIS SF6气体泄漏的检测大多是依据密度继电器压力值 降低或补气记录,然后通过采用相应的检测方法查找和定位泄漏点。目前 采用多种气体泄漏检测方法得到的GIS设备 SF6 气体泄漏案例较多,但 没有形成相应的典型图谱及缺陷案例分析库,缺乏对设备容易发生漏气部 位、类型及成因的深入研究。
12、可充电电池(4小时以上/2节)
GF306=1台SF6气体红外成像检漏仪+1台高端红 外成像测温仪
1、超高温度灵敏度:0.025℃ 2、测温精度:± 1% (读数范围)或 ± 1℃ 3、测温范围:-40℃-- +500℃ 由于GF306具备以上三个优点,因此还特别适合应用于电压 致热故障及内部故障检测
1)砂眼漏气。 主要为加工制造工艺问题,多发部位为出线分支筒、机 构壳体及母线筒等。
2)螺栓漏气。 主要为密封圈老化或失效、接触面加工工艺、密封面密 封胶涂抹不均匀、对接面光洁度不够或有异物等问题,多发部位为断路器 上下法兰、接地刀闸法兰及避雷器法兰等。
3)绝缘盆子漏气。 主要为绝缘盆子裂纹、密封胶处理不当等问题, 多发 部位为 CT 与断路器气室盆子、接地刀闸与出线母线盆子。
因此,文中结合 GIS 设备红外成像检漏技术的现场检测经验,研究 总结了GIS 中容易引起SF6 气体泄漏的部位及类型;如设备砂眼、 密封 圈失效、绝缘盆子裂纹、密封胶处理不当、密度继电器连接头及连接铜管 接头问题等, 依据检测数据、检修记录及密度继电器压力表变化,分析 了上述不同部位漏气缺陷的成因,并提了具体的处理方案。
1 SF6 气体检漏的原因及检测方法
1.1 SF6 气体泄漏的原因
通过对 SF6 电气设备常见泄漏原因进行总结 ,能够为检漏工作提供 一定的指导,以便快速找到泄漏点。 据统计,每年设备泄漏比例占设备 量的 2%~ 4%左右。 另外,随着设备的老化,泄漏的情况会不断增加。 通常 SF6 气体泄漏的类型有以下几点: 1)法兰与瓷瓶之间硬密封泄漏 。 此类泄漏大部分是由于产品生产中硬密 封材料中含有气孔所造成; 2)SF6 气体连接铜管焊缝泄漏。 断路器在安装中检漏时发现铜管与其铜 座之间的焊缝有裂纹,并从裂纹中有 SF6 气体泄漏; 3)密封圈的密封面泄漏。 密封圈密封的密封面可分为两大类, 分别是动 态密封面和静态密封面。由于密封垫圈本身制造工艺的缺陷和密封时两 个面结合不良是发生泄漏的主要原因;
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——FLIR GF306的独特功能 (更优于第一代产品GasFindIR LW)
1、超高温度灵敏度(0.025℃更优) (更容易分辨微小温差的SF6气体流) 2、制冷量子阱探测器(成像更清晰) 3、更窄波段(10.3-10.7微米,更优) 4、气体探测灵敏度为:0.001毫升/秒 5、可测温功能(-40℃-- +500℃ )新增 6、 HSM(可调灵敏度的高灵敏度模式功能)方便查找微量气 体泄漏及在风速较大时发现泄漏点
3 GIS SF6 气体泄漏类型及案例分析
3.1 GIS SF6 气体泄漏的类型 GIS 内部充入一定压力的 SF6 气体作为绝缘和灭弧介质,通过盆式
绝缘子将 GIS 气室划分为若干隔室,以达到满足正常使用条件和限制隔 室内部电弧影响的要求。 结合 GIS 设备红外成像检漏技术的现场检测经 验,分析设备 SF6 气体泄漏的相关案例,研究发现 GIS 设备容易发生漏 气部位及类型如下:
关键词: GIS设备; 红外成像检漏技术; 气体泄漏; 异常分析
引言
作为一种重要的绝缘介质 ,SF6 气体以其优异的绝缘特性和灭弧性 能被广泛地应用于电网中的开关设备以及变压器和输电管道等电气设备, 泄漏问题是普遍存在和关心的问题,由此对制造工艺和安装方面有很高的 要求。但受制造工艺水平和运行环境的限制, 密封不良或密封圈老化是 导致 SF6 气体泄漏的主要原因。 SF6 气体泄漏会导致绝缘介质减少,严 重降低设备的绝缘和灭弧能力,给设备的安全运行造成极大的威胁。 泄 漏的 SF6 气体及其分解物会在室内低层空间聚集且不易散发造成局部缺 氧和带毒。 另外,SF6 还是一种温室效应气体,泄漏后对环境有害,因 此及时发现 SF6 泄漏对于电气设备的正常稳定运行具有重要的意义。
SF6气体在10.6μm波 段的红外吸收性最强
气体检漏成像原理示意图
物体 红外辐射
六氟化硫
红外辐射
物体 红外辐射
空气
红外辐射
气体检漏仪
SF6 气体红外检漏技术是基于红外光谱成像分析技术发展而成的新兴 技术。 红外光谱成像分析技术是指以分子光谱学作为理论基础,以红外热 成像技术作为工具,分析、鉴别及检测特定的(如有害、特殊)气体,并能 以直接观察可视图像的方式 ,确定其位置的技术。 它是红外光谱分析理 论与红外成像技术结合的产物。 红外成像检漏仪主要由光学系统、焦平面 探测器、信号处理及显示器部分组成,见图1。
3.3.3 故障处理方案 由于该断路器存在漏气点多, 漏气速度快,长时间处于低于额定压力的“
亚健康”状态,可能会引发新的绝缘问题,导致停电事故。 一方面:建议在缺 陷消除前,加强对气体压力表计监视,及时补充 SF 6气体确保设备安全稳定 运行。 另一方面:应考虑停电检修,并及时联系设备厂家制定现场检修方案 消除缺陷。
目前国内外常用的 SF6 检漏带电检测技术主要有紫外线电离型、高 频振荡无极电离型、电子捕获型、负电晕放电型等。 但在实际使用中仍 有不足,如泄漏部位定位性能差、 检测误差随环境变化大、很难做到精 确定位和定量检测等。 近几年,利用 SF6 气体红外特性发展的激光成像 检漏法及红外成像检漏法, 在检测 SF6 气体泄漏方面实现了重大突破, 在相对较远距离就能发现泄漏的具体部位,精度高,检测结果非常直观, 极大提高了检测效率同时也保证的人员安全。
4)密度继电器及连接部分漏气。 主要为连接头密封圈失效、连接铜管或 软管接头泄漏、气体截止阀和密度继电器泄漏等。
3.2 设备砂眼问题 3.2.1 检测数据分析 在对某 330 kV 变电站进行红外成像检漏发现某间隔 A 相 33422 接
地开关绝缘盆子上端操动机构壳体位置有 SF6 气体泄漏情况, 漏气点红 外检漏图谱及可见光照片见图 2。 图 2 中,可见光中的圆圈标记点即为 漏气点。
图 2 操动机构壳体漏气
3.2.2 漏气原因分析
依据设备检修试验记录,该气室有过两次补气记录,补气周期为 2 个月。 与其他间隔同一位置的气室压力值对比,其压力值最低。 漏气的 主要原因:由于设备漏气点位于操动机构壳体处,不同于盆子和接头的漏 气点,这一类漏气问题通常是由于产品 在生产制造中工艺不良而导致的砂眼类缺陷所致。
红外成像检漏技术在GIS设备中 的应用
状态检测部-王祥
目录
• 1 摘要 • 2 引言 • 3 SF6气体检漏的原因及检测方法 • 4 红外成像检漏技术 • 5 GIS SF6气体泄漏类型及案例分析 • 6 结论
摘要
红外成像检漏技术作为高压电气设备SF6气体检漏的一种常用带电检 测技术,目前已在我国得到了越来越多的研究和应用。实现GIS设备的安 全可靠运行,针对GIS设备SF6气体泄漏问题,结合红外成像检漏技术的 应用实践,研究总结了GIS设备中的砂眼、密封圈失效、绝缘盆子裂纹、 密封胶处理不当、密度继电器连接头及连接铜管接头问题引起的SF6气体 泄漏缺陷,依据相关的检测数据、检修记录及密度继电器压力表值,分析 了上述不同部位漏气缺陷的成因,并提了具体的处理方案,为GIS设备气 体泄漏准确、快速查找及定位提供了典型案例依据。
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