SF_6激光成像检漏技术的应用

1、 FUJIAN DIANLI YU DIANGONG第 28卷第 3期2008年 9月ISSN 1006-0170CN 35-1174/TMSF 6激光成像检漏技术的应用沈谢林 1林一泓 2(1. 福建省泉州电业局 , 福建 泉州 362000; 2. 福建省电力试验研究院 , 福建 福州 350007摘要 :对比了多种 SF 6电气设备检漏方法 ; 介绍了激光成像技术应用于 SF 6气体检漏的原理 ; 举例说明了以SF 6激光成像技术检漏为主 , 定量检漏计算 、 定性检漏和液体表面张力辅助查找的综合检漏法 ; 指出了目前 SF 6激光成像检漏技术的不足 。关键词 :SF 6电气设备 ; 检

2、漏 ; 激光成像 ; 不停电中图分类号 :TM561文献标识码 :B文章编号 :1006-0170(2008 03-0058-03SF 6电气设备包括 GIS 、 BIS 、 CB 、 TA 、 TV 、 变压器等 , SF 6气体检漏是 SF 6电气设备日常维护的一项重 要内容 。 以往采用肥皂水 、 吸入式定性 、 吸入式定量 等接触式检漏 , 必须对密封面逐个进行检查或通过 效率较低的包扎法 , 方能找出泄漏点 。 对于高电压等 级设备 , 一旦涉及带电区域 , 只能停电检漏 。 原有方 法检出率不够理想 , 一次性检出率不到 50%(某电 业局统计数据 。 泉州电业局通过对比 , 采用

3、了基于SF 6激光成像技术的非接触式检漏技术 , 使检漏可视化 , 不仅提高了检漏率 , 而且实现了不停电检漏和可视化显示漏点 。1SF 6检漏方法比较目前 , SF 6检漏方法分为接触式和非接触式检漏 , 定性和定量检漏 , 可视和非可视检漏 , 吸入式和 反射式以及包扎法 、 挂瓶法等 。 附表列出常用的 5种 检漏方式及其原理 、 优缺点 。SF 6激光成像检漏最大的特点是在不影响电力生产的前提下 , 能远距离 (20m 带电检测 , 以直观的图 像显示泄漏情况。 58-图 1SF 6激光成像检测系统组成图 图 2惠安变 29A 断路器 B 相 SF 6密度继电器逆止阀漏点 图 3惠安变

4、 29A 断路器 B 相三角箱内逆止阀漏点2激光成像检测原理与检测系统SF 6气体是目前已发现的最稳定的温室效应气 体 , 其红外吸收特性极强 。 当激光遇到 SF 6气体时 , 会被 SF 6气体吸收 , 激光强度将明显减弱 。 使用常规 的 IR 成像技术 , 能使通常看不见的 SF 6气体泄漏在 激光成像取景器上变得清晰可见 。利用该原理开发的 SF 6激光成像检测系统主要 由激光发射系统 、 激光接收系统 、 放大成像及数据系 统 、 显示系统等组成 , 如附图所示 。3应用示例3.1示例一惠安变 29A 断路器 , 型号为 LW6-220, 单相额 定气压下充有 SF 6气体 10.

5、33kg 。 1992年 3月投运 , 加 装 PWZ 型 SF 6气 体 密 度 继 电 器 后 出 现 漏 气 , 2003-12-17拆 除 该 继 电 器 , 并 补 气 至 0.65MPa 。 2004年断路器本体大修后 , 分别于 2005-10-12、 2006-05-07、 2006-07-14低 压 报 警 (报 警 值 0.52 MPa , 后补气至额定气压 0.65MPa 。 采用 SF 6激光 成像技术进行带电检漏 , 发现密度继电器逆止阀 、 三 角箱逆止阀各有一处泄漏点 (见图 2、 图 3。 因设备 带电 , 仅对密度继电器逆止阀泄漏点用局部包扎法 进行定量检漏

6、, 包扎密封袋体积为 5L , 泄漏点包扎 5min 后 , 检测 SF 6气体浓度为 29l/L。按压降法计算该相断路器年泄漏率 , 过程如下 :假设泄漏过程为等温过程 , 根据热力学第一定 律 , P 0V 0=P 1V 1。 总的年泄漏率 1F y 整相 =P 0 ×1×100%=0.65-0.52×1 365×100%=15.62%/a 式中 F y 整相 年泄漏率 ;P 绝对压力差 , 断路器压力值由 0.65MPa 泄漏到报警值 0.52MPa (温度补偿 ; T 记录压力时间间隔 (2次补气间隔 405天 ;P 0 断路器初试绝对压力 。密

7、度继电器逆止阀漏点泄漏率 2, 3F y 密度 继 电器 逆 止 阀 =定量 浓 度 (体 积 比 ·L 包扎 容 积··定量×100%= 29×5×10-610.3×164××100%=0.91%/a式中 F y 密度 继 电器 逆 止 阀 年泄漏率 ;定量 浓 度 (体 积 比 泄漏点包扎 5min 后体积浓 度 ;L 包扎 容 积 泄漏点包扎袋容积 5L ;m 单相断路器内充 SF 6的质量 , 约 10.3kg ; SF 6单位质量常温常压下的容积 ; T 定量 包扎时间 5min 。由计算可知

8、, 此泄漏点的泄漏率仅为 0.91%/a, 远低于泄漏率 (15.62%/a。 可以推断 , 该相断路器 59 -欢迎投稿 欢迎订阅 欢迎刊登广告-(上接第 52页 行的要求 , 又将各个间隔停电的次数控制在 1次 。(4 国家电网公司十八项电网重大反事故措 施 (试行 第 5.15节继电保护专业重点实施要求 :220kV 及以上电压等级单元制接线的发变组 , 在三相不一致保护动作后仍不能解决问题时 , 应使用具 有电气量判据的断路器三相不一致保护去启动发变 组的断路器失灵保护 。通常 , 该保护由主变高压侧的负序电流元件或 零序电流元件和非全相判别回路组成 , 需在主变高 压侧再装设一套保护

9、实现 , 势必增加投资 。 考虑到发 电机保护中已经装设负序电流保护 , 主变高压侧的 负序电流元件完全可用发电机机端侧的负序电流判 据来代替 , 无需再装设一套保护 , 仅进行二次回路的 设计即可 。 具体做法是 :用发电机负序电流判据和非 全相判别回路启动失灵和解电压闭锁 , 并采取一一 对应的原则以减少回路设计的复杂性 , 即发变组保 护 套对应母差失灵保护 套 , 发变组保护 套对 应母差失灵保护 套 。 图 3是该厂发变组高压侧断 路器三相不一致保护启动失灵保护示意图 。4结束语用微机型保护取代落后的集成型保护是保护改造的一项重要工作 。 保护改造具有极大的风险性 , 只 有从中剖析

10、难点 , 对可能出现的问题进行缜密分析 , 找出最优的对策 , 才能保证改造工作顺利进行 。 华能 福州电厂 220kV 母线保护改造采用间隔轮流停电 方式进行 , 改造工作顺利完成 。 改造期间 , 该厂保持 安全运行 , 表明改造相当成功 , 其经验可在同类改造 中推广 。(收稿日期 :2008-07-07图 3发变组开关三相不一致启动失灵示意图46 发电机负序继电器 ; 47 开关三相不一致中间继电器 ;TJ 发变组保护跳闸接点-的主泄漏点在三角箱处的逆止阀上 。 随后进行停电 处理 , 消除泄漏点 , 至今未再发生泄漏 。3.2示例二某电业局在 2003 2005年 , 对 SF 6电

11、气设备补气共 76次 , 补气率超过 7.47次 /100台 ·a (共有 339台 SF 6电气设备 。 从 2005年开始 , 该电业局应用激 光成像 检 漏 技 术 进 行 设 备 SF 6气 体 检 漏 与 综 合 整 治 , 2007年补气率减少到 1.48次 /100台 ·a 。4存在的问题(1 采用非接触式面扫描 , 而不是逐点扫描 。 因此 , 能力不够集中 , 反射后的激光影像不清晰 , 远距 离微量测试精度不高 , 不能用于越限报警 。(2 仅凭激光成像技术检漏 , 检出率只有 60%。 若配合定量 、 定性 、 表面张力 (肥皂水 等方法查找泄 漏 , 超标设备的检出率可达 100%。(3 外界对检漏准确性影响较大 , 如风力超过 4级 、 其他透明物质或光面物体 (如水 、 玻璃等 反射 ,都会造成明显的影像偏差 。5结束语以 SF 6激光成像检漏为主 , 结合定量 、 定性 、 表面张力 (肥皂水 检漏 , 对于超过国标要求 (年泄漏率 大于 1% 的 SF 6充气设备 , 一次性检出率达 90%, 极大提高了检漏效率 , 且实现了带电 、 直观 、 可视化 检漏 。 SF 6激光成像检漏是 SF 6电气设备状态检修重 要的技术手段 , 为检修的高效进行提供了可靠的技 术保证 。