ACFM技術在電力行業的應用—GIS蓋板中缺陷的檢測
GIS的全稱是氣體絕緣金屬封閉開關設備,它由斷路器、母線、隔離開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、套管、接地刀等元件組合而成的高壓配電裝置,GIS采用的是絕緣性能和滅弧性能優異的六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣和滅弧介質,并將所有的高壓電器元件密封在接地金屬筒中。GIS設備是電能傳輸的關鍵樞紐設備,通過檢測其缺陷引發的“聲光電熱磁”等特征信號,能及時發現和預警隱患,保障電網設備安全穩定運行。
氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)在電力系統中的重要性主要體現在以下幾個方面:
GIS采用六氟化硫(SF6)等惰性氣體作為絕緣介質,將斷路器、隔離開關等關鍵部件封閉在金屬外殼內,有效隔離外界環境的影響,如鹽霧、積塵和水分等,從而顯著提高運行的可靠性;GIS的設計具有優良的抗地震能力,確保在惡劣環境下的穩定運行。

氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)因其高安全性、可靠性、小型化、維護便捷性和環保性,在電力系統中扮演著至關重要的角色,是現代電網不可或缺的一部分。目前,GIS設備狀態檢測技術主要分為局部放電、SF6氣體、紅外成像和探傷檢測等5類,隨著傳感技術的進步和發展,新技術涌現和多技術融合不斷給GIS設備狀態檢測提供新的技術手段。
目前,對GIS蓋板探傷檢測的無損檢測方法主要是射線檢測和超聲檢測。其中,射線檢測是向運行的GIS設備發射強度均勻的X射線,由于缺陷部位與基體材料對射線衰減特性不同,通過檢測透視后X射線的強度,即可判斷被測設備表面或內部是否存在缺陷、判定缺陷類型與性質等。射線檢測對500kV及以下盆式絕緣子表面或屏蔽罩內10mm以上金屬異物,以及組部件脫落、缺失或配合不良檢測有效,對殼體金屬異物和絕緣件內部缺陷檢測比較困難。射線檢測具有一定的局限性,并且檢測裝置笨重,自動化程度低,現場檢測費時費力,檢測效率低。并且射線會產生一定的輻射,存在安全事故隱患,所以需要對檢測裝置嚴加管理。
超聲檢測是主動發射超聲波至被測試件,超聲波信號與試件及其中的缺陷相互作用,使其傳播方向或特征發生改變,該超聲波信號可以用于識別裂紋等缺陷。對GIS鋁合金殼體焊縫等進行超聲探傷檢測,是目前應用廣泛、最為有效的一種檢測方法。但超聲檢測對厚度較薄、結構復雜或者位置特殊的部件進行檢測時,會產生很多干擾信號,從而影響缺陷的判定。
交流電磁場檢測(簡稱ACFM)技術是一種新型的無損檢測和技術,其工作原理是激勵線圈在工件中感應出均勻的交變電流,感應電流在裂紋、腐蝕等缺陷位置產生擾動,基于電場擾動引起空間磁場畸變原理,利用檢測傳感器捕獲空間磁場畸變信號,從而實現缺陷的檢測與評估。相較于常規的檢測技術,它具有以下技術特點:
(1)可穿透涂層檢測,無需清除被檢工件表面涂層;
(2)可檢測各種導電材料表面、近表面缺陷;
(3)可檢測表面500 ℃高溫及最大水深200m環境;
(4)檢測無需任何耗材、介質和耦合劑;
(5)檢測無后效性,無需退磁、表面清理等。
檢測設備包括檢測儀器以及與儀器相連接的探頭、掃查裝置和線纜等所有物件。檢測設備和器材性能應符合相關要求,功能應滿足所檢測對象的工藝要求。檢測設備采用濟寧魯科檢測器材公司生產的LKACFM-X1型號交流電磁場檢測系統,如圖2所示。
通過交流電磁場檢測系統發現2處較為明顯的缺陷信號,因此判定GIS蓋板中存在埋藏的裂紋缺陷。通過記號筆對GIS蓋板進行位置標記,對缺陷位置進行精確定位。





