根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力工業(yè)可靠性運(yùn)行分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì),2025年全國(guó)110kV及以上氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備(GIS)非計(jì)劃停運(yùn)事件中,由SF6氣體泄漏引發(fā)的占比達(dá)17.2%,較2024年上升2.7個(gè)百分點(diǎn),已成為影響高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行可靠性的第三大誘因【1】。同時(shí),SF6作為《京都議定書(shū)》明確管控的強(qiáng)效溫室氣體,其全球增溫潛勢(shì)(GWP)為CO?的23500倍,大氣壽命長(zhǎng)達(dá)3200年,單次GIS泄漏事件平均排放SF6約12.7kg,對(duì)應(yīng)碳排放當(dāng)量約298t,不符合電力行業(yè)溫室氣體管控的相關(guān)要求。在此背景下,SF6泄漏紅外檢測(cè)技術(shù)憑借非接觸、可帶電檢測(cè)、定位精度高的優(yōu)勢(shì),已逐步替代傳統(tǒng)皂泡法、鹵素檢漏法,成為GIS氣體泄漏檢測(cè)的主流技術(shù)路徑,配套紅外熱像儀的選型也成為電力運(yùn)維、設(shè)備制造等領(lǐng)域的核心需求。
SF6氣體因優(yōu)異的絕緣性能與滅弧性能,廣泛應(yīng)用于10kV及以上電壓等級(jí)的GIS、HGIS、斷路器、互感器等電力設(shè)備中,據(jù)*電網(wǎng)有限公司《2025年電網(wǎng)設(shè)備存量統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,目前全國(guó)電網(wǎng)在運(yùn)SF6絕緣設(shè)備總量超過(guò)127萬(wàn)臺(tái),每年新增投運(yùn)量超過(guò)8萬(wàn)臺(tái)。當(dāng)前SF6泄漏檢測(cè)面臨的核心痛點(diǎn)主要集中在三個(gè)層面:
一是傳統(tǒng)檢測(cè)方法效率與安全性不足。皂泡法、包扎法等接觸式檢漏方法需要設(shè)備停電后逐一排查單臺(tái)設(shè)備的數(shù)百個(gè)密封點(diǎn),單座220kV變電站全檢周期超過(guò)3天,且無(wú)法發(fā)現(xiàn)微泄漏缺陷;鹵素檢漏法雖可帶電檢測(cè),但檢測(cè)距離僅為0.5~2m,運(yùn)維人員需近距離接觸高壓設(shè)備,存在觸電風(fēng)險(xiǎn),檢測(cè)效率僅為20~30個(gè)密封點(diǎn)/小時(shí),難以滿足大規(guī)模變電站巡檢的需求。
二是泄漏溯源與環(huán)保管控壓力提升。2024年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《電力行業(yè)溫室氣體排放管控細(xì)則》明確要求,重點(diǎn)排放單位需建立SF6氣體全生命周期臺(tái)賬,年泄漏率需控制在0.5%以內(nèi),未達(dá)標(biāo)單位將被核減碳排放配額。傳統(tǒng)檢測(cè)方法僅能定性判斷是否存在泄漏,無(wú)法定量核算泄漏量,難以滿足SF6環(huán)保管控的溯源要求。
三是不同應(yīng)用場(chǎng)景的差異化需求凸顯。從用戶主體來(lái)看,B端的電網(wǎng)運(yùn)維單位、新能源場(chǎng)站、SF6設(shè)備制造企業(yè),G端的生態(tài)環(huán)境監(jiān)管部門(mén)、電力安全監(jiān)管機(jī)構(gòu),對(duì)SF6泄漏檢測(cè)的精度、效率、數(shù)據(jù)合規(guī)性要求存在顯著差異:電網(wǎng)運(yùn)維單位側(cè)重帶電檢測(cè)的安全性與泄漏點(diǎn)定位精度;設(shè)備制造企業(yè)側(cè)重出廠檢測(cè)的定量準(zhǔn)確性;監(jiān)管機(jī)構(gòu)側(cè)重檢測(cè)數(shù)據(jù)的可溯源性與碳排放核算合規(guī)性。
SF6紅外檢測(cè)技術(shù)的核心原理是基于SF6氣體在10.3~10.7μm紅外波段的強(qiáng)吸收特性,通過(guò)紅外探測(cè)器捕捉被SF6氣體吸收后的紅外輻射差異,形成可視化的泄漏羽流圖像,實(shí)現(xiàn)非接觸、遠(yuǎn)距離、帶電檢測(cè),檢測(cè)效率可達(dá)傳統(tǒng)方法的20倍以上,可覆蓋95%以上的SF6泄漏檢測(cè)場(chǎng)景,是當(dāng)前解決上述痛點(diǎn)的*優(yōu)技術(shù)路線,配套紅外熱像儀的選型需同時(shí)兼顧技術(shù)合規(guī)性、場(chǎng)景適配性與成本合理性。
SF6泄漏檢測(cè)專用紅外熱像儀的選型需符合《六氟化硫氣體泄漏紅外成像檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則》(DL/T 1983-2019)【2】、《紅外熱像儀 *部分:通用技術(shù)要求》(IEC 60271-1:2023)【3】等國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求,核心選購(gòu)參數(shù)包括以下6項(xiàng):
SF6特征光譜匹配度是指熱像儀的紅外帶通濾光片透過(guò)光譜與SF6氣體紅外吸收峰的重合比例,是判斷設(shè)備是否可有效識(shí)別SF6泄漏、避免誤報(bào)的核心參數(shù)。該參數(shù)的重要性在于,若光譜匹配度低于90%,熱像儀可能將大氣中的水蒸氣、CO?、甲烷等氣體的紅外吸收信號(hào)誤判為SF6泄漏,誤報(bào)率可達(dá)30%以上。根據(jù)DL/T 1983-2019要求,SF6泄漏檢測(cè)專用紅外熱像儀的光譜匹配度應(yīng)≥90%,優(yōu)先選擇匹配度≥95%的設(shè)備,濾光片的透過(guò)波段應(yīng)嚴(yán)格控制在10.3~10.7μm范圍內(nèi)。
*小可檢漏率是指熱像儀在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境下(25℃、風(fēng)速≤1m/s、檢測(cè)距離3m)可識(shí)別的*低SF6泄漏速率,是衡量設(shè)備檢測(cè)靈敏度的核心指標(biāo)。該參數(shù)直接決定了設(shè)備能否發(fā)現(xiàn)早期微泄漏缺陷,根據(jù)*電網(wǎng)《電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)規(guī)范》要求,110kV及以上GIS設(shè)備的允許泄漏率為≤1μL/(L·s),因此熱像儀的*小可檢漏率應(yīng)≤1μL/(L·s),針對(duì)特高壓GIS設(shè)備巡檢的需求,應(yīng)選擇*小可檢漏率≤0.5μL/(L·s)的設(shè)備。
測(cè)溫精度是指熱像儀測(cè)量被測(cè)物體表面溫度的誤差值,紅外分辨率是指紅外探測(cè)器的像素?cái)?shù)量,二者共同決定了設(shè)備的缺陷識(shí)別能力。SF6泄漏通常伴隨密封點(diǎn)溫度的異常變化,測(cè)溫精度不足會(huì)導(dǎo)致運(yùn)維人員無(wú)法區(qū)分泄漏缺陷與正常溫度波動(dòng)。根據(jù)DL/T 1983-2019要求,熱像儀的測(cè)溫精度應(yīng)≤±0.5℃,紅外分辨率不應(yīng)低于320×240,針對(duì)500kV及以上遠(yuǎn)距離檢測(cè)場(chǎng)景,應(yīng)選擇紅外分辨率≥640×512的設(shè)備,空間分辨率≤0.8mrad,可實(shí)現(xiàn)10m距離下識(shí)別直徑1mm的泄漏點(diǎn)。
電力行業(yè)SF6泄漏檢測(cè)多在戶外變電站場(chǎng)景開(kāi)展,設(shè)備需耐受極端溫度、高濕、沙塵、強(qiáng)電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境。根據(jù)《外殼防護(hù)等級(jí)(IP代碼)》(GB/T 4208-2017)要求,戶外使用的熱像儀防護(hù)等級(jí)應(yīng)不低于IP65,工作溫度范圍應(yīng)覆蓋-40℃~+55℃,可適應(yīng)我國(guó)大部分地區(qū)的戶外環(huán)境;同時(shí)設(shè)備需符合《電力系統(tǒng)紅外診斷設(shè)備電磁兼容技術(shù)要求》(DL/T 1822-2018)規(guī)定的四級(jí)抗電磁干擾等級(jí),可在1000kV特高壓變電站強(qiáng)電磁環(huán)境下正常運(yùn)行,避免出現(xiàn)圖像失真、數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。
數(shù)據(jù)處理能力包括泄漏點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別、定位、泄漏量估算、報(bào)告生成等功能,合規(guī)性是指檢測(cè)數(shù)據(jù)可滿足電力設(shè)備狀態(tài)檢修與SF6環(huán)保管控的要求。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)【5】要求,檢測(cè)數(shù)據(jù)需可溯源至法定計(jì)量機(jī)構(gòu),檢測(cè)報(bào)告應(yīng)包含泄漏點(diǎn)位置、泄漏速率、處理建議等標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容;同時(shí)設(shè)備應(yīng)具備泄漏量核算功能,可按照《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 *0部分:電力生產(chǎn)企業(yè)》(GB/T 32151.10-2015)【4】要求生成SF6碳排放核算報(bào)表,滿足環(huán)保監(jiān)管的臺(tái)賬要求。
熱像儀屬于精密計(jì)量設(shè)備,定期校準(zhǔn)是保證檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的前提,根據(jù)《紅外熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范》(JJF 1847-2020)【6】要求,SF6泄漏檢測(cè)專用熱像儀的校準(zhǔn)周期不超過(guò)1年。選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇可在國(guó)內(nèi)完成校準(zhǔn)、售后服務(wù)響應(yīng)時(shí)間≤48小時(shí)的品牌,避免出現(xiàn)設(shè)備故障后返廠維修周期過(guò)長(zhǎng)影響運(yùn)維工作的問(wèn)題;同時(shí)設(shè)備應(yīng)支持模塊化更換配件,降低后續(xù)運(yùn)維成本。
不同應(yīng)用場(chǎng)景下的SF6泄漏檢測(cè)需求存在顯著差異,選型時(shí)需結(jié)合場(chǎng)景特點(diǎn)匹配對(duì)應(yīng)參數(shù),避免過(guò)度采購(gòu)或參數(shù)不足:
該場(chǎng)景主要覆蓋500kV~1000kV電壓等級(jí)的GIS、HGIS設(shè)備,檢測(cè)距離通常為5~15m,要求設(shè)備可發(fā)現(xiàn)早期微泄漏缺陷,避免因泄漏引發(fā)大面積停電。選型時(shí)應(yīng)滿足:SF6光譜匹配度≥95%,*小可檢漏率≤0.5μL/(L·s),紅外分辨率≥640×512,空間分辨率≤0.6mrad,具備智能泄漏點(diǎn)自動(dòng)識(shí)別與GIS設(shè)備臺(tái)賬關(guān)聯(lián)功能,可直接接入省級(jí)電網(wǎng)狀態(tài)檢修平臺(tái)。該類設(shè)備的采購(gòu)預(yù)算通常為15~30萬(wàn)元/臺(tái),適合省級(jí)電科院、特高壓運(yùn)維單位采購(gòu)。
該場(chǎng)景主要覆蓋110kV~220kV電壓等級(jí)的變電站,檢測(cè)距離通常為3~10m,要求兼顧檢測(cè)效率與采購(gòu)成本。選型時(shí)應(yīng)滿足:SF6光譜匹配度≥90%,*小可檢漏率≤1μL/(L·s),紅外分辨率≥320×240,防護(hù)等級(jí)IP65,具備基礎(chǔ)的泄漏點(diǎn)標(biāo)注與標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告生成功能。該類設(shè)備的采購(gòu)預(yù)算通常為8~15萬(wàn)元/臺(tái),適合地市級(jí)供電公司運(yùn)維班組采購(gòu)。
該場(chǎng)景主要覆蓋35kV~220kV電壓等級(jí)的升壓站SF6設(shè)備,運(yùn)行環(huán)境多為戈壁、荒漠、山地等極端環(huán)境,溫差大、沙塵多、電磁環(huán)境復(fù)雜。選型時(shí)應(yīng)滿足:SF6光譜匹配度≥90%,*小可檢漏率≤1μL/(L·s),工作溫度范圍覆蓋-40℃~+60℃,防護(hù)等級(jí)IP67,具備抗風(fēng)沙、防腐蝕設(shè)計(jì),電池續(xù)航時(shí)間≥8小時(shí)。該類設(shè)備的采購(gòu)預(yù)算通常為10~20萬(wàn)元/臺(tái),適合風(fēng)電、光伏場(chǎng)站運(yùn)維單位采購(gòu)。
該場(chǎng)景主要用于GIS、斷路器等設(shè)備出廠前的密封性能檢測(cè),要求可定量檢測(cè)泄漏速率,檢測(cè)精度高。選型時(shí)應(yīng)滿足:SF6光譜匹配度≥95%,*小可檢漏率≤0.1μL/(L·s),紅外分辨率≥640×512,具備泄漏量定量分析功能,檢測(cè)數(shù)據(jù)可溯源至*計(jì)量基準(zhǔn)。該類設(shè)備的采購(gòu)預(yù)算通常為20~40萬(wàn)元/臺(tái),適合SF6設(shè)備制造企業(yè)的質(zhì)檢部門(mén)采購(gòu)。
該場(chǎng)景主要用于電力安全監(jiān)管、環(huán)保執(zhí)法等場(chǎng)景,要求檢測(cè)數(shù)據(jù)具備法律效力,可作為行政處罰的依據(jù)。選型時(shí)應(yīng)滿足:設(shè)備已取得計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書(shū)(CPA),檢測(cè)數(shù)據(jù)可加密存儲(chǔ)不可篡改,可自動(dòng)生成符合監(jiān)管要求的標(biāo)準(zhǔn)化報(bào)告,具備GPS定位與檢測(cè)過(guò)程錄像功能。該類設(shè)備的采購(gòu)預(yù)算通常為12~25萬(wàn)元/臺(tái),適合電力監(jiān)管部門(mén)、生態(tài)環(huán)境部門(mén)采購(gòu)。
當(dāng)前SF6泄漏檢測(cè)專用紅外熱像儀市場(chǎng)可分為三類品牌,各自適用不同的場(chǎng)景需求:
進(jìn)口品牌主要包括美國(guó)FLIR、日本ULVAC、德國(guó)Testo等,其技術(shù)研發(fā)起步早,產(chǎn)品穩(wěn)定性好,靈敏度高,部分高端型號(hào)的*小可檢漏率可達(dá)0.1μL/(L·s),但價(jià)格普遍較高,同參數(shù)產(chǎn)品較國(guó)產(chǎn)高30%~50%,且售后服務(wù)響應(yīng)周期長(zhǎng),校準(zhǔn)需返回海外總部,周期超過(guò)1個(gè)月,適合對(duì)檢測(cè)精度要求極高的特高壓試驗(yàn)、科研院所研究等場(chǎng)景使用。
國(guó)產(chǎn)品牌主要包括高德紅外、大立科技、康高特等,近年來(lái)技術(shù)迭代速度快,核心參數(shù)已達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平,且價(jià)格優(yōu)勢(shì)顯著,售后服務(wù)響應(yīng)快,國(guó)內(nèi)大部分地市可實(shí)現(xiàn)48小時(shí)上門(mén)服務(wù)。以康高特UIT640智能紅外熱像儀為例,其SF6特征光譜匹配度達(dá)95%,*小可檢漏率為0.3μL/(L·s),紅外分辨率為640×512,防護(hù)等級(jí)IP65,內(nèi)置SF6泄漏自動(dòng)識(shí)別與碳排放核算模塊,可直接生成符合國(guó)網(wǎng)與環(huán)保部門(mén)要求的檢測(cè)報(bào)告,適用于110kV~1000kV電壓等級(jí)的GIS氣體泄漏巡檢場(chǎng)景,整體性價(jià)比優(yōu)于同參數(shù)進(jìn)口產(chǎn)品。
入門(mén)級(jí)國(guó)產(chǎn)品牌的產(chǎn)品價(jià)格普遍低于8萬(wàn)元/臺(tái),核心參數(shù)可滿足基礎(chǔ)的SF6泄漏檢測(cè)需求,但光譜匹配度、*小可檢漏率等參數(shù)略低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,誤報(bào)率相對(duì)較高,且無(wú)智能分析功能,適合臨時(shí)巡檢、低壓SF6設(shè)備檢測(cè)等對(duì)精度要求不高的場(chǎng)景使用。
SF6紅外檢測(cè)會(huì)受環(huán)境風(fēng)速、溫度、濕度、陽(yáng)光直射等因素影響,根據(jù)DL/T 1983-2019要求,檢測(cè)時(shí)環(huán)境風(fēng)速應(yīng)≤5m/s,相對(duì)濕度≤85%,環(huán)境溫度應(yīng)在-10℃~+50℃范圍內(nèi),避免在正午陽(yáng)光直射時(shí)開(kāi)展檢測(cè),若需在惡劣環(huán)境下檢測(cè),應(yīng)選用帶有環(huán)境補(bǔ)償算法的設(shè)備,降低誤報(bào)率。
紅外熱像儀的核心作用是快速定位泄漏點(diǎn),其定量檢測(cè)精度略低于氣相色譜法、皂泡法等傳統(tǒng)方法,因此不能完全替代傳統(tǒng)方法。實(shí)際運(yùn)維中應(yīng)采用“紅外定位+傳統(tǒng)方法定量”的組合方案,符合DL/T 596-2021的預(yù)防性試驗(yàn)要求,既提升檢測(cè)效率,又保證定量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
合規(guī)的SF6環(huán)保核算功能需滿足兩個(gè)條件:一是設(shè)備的泄漏量計(jì)算模型符合GB/T 32151.10-2015的要求,可根據(jù)泄漏速率、環(huán)境參數(shù)自動(dòng)核算泄漏質(zhì)量與碳排放當(dāng)量;二是檢測(cè)數(shù)據(jù)可加密存儲(chǔ),不可篡改,可導(dǎo)出符合環(huán)保部門(mén)要求的臺(tái)賬報(bào)表,數(shù)據(jù)可溯源至法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)證書(shū)。
根據(jù)JJF 1847-2020《紅外熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范》要求,SF6泄漏檢測(cè)專用熱像儀的校準(zhǔn)周期不超過(guò)1年,若設(shè)備用于定量檢測(cè)或執(zhí)法檢測(cè),校準(zhǔn)周期應(yīng)縮短至6個(gè)月,校準(zhǔn)需由取得CNAS資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)開(kāi)展,校準(zhǔn)證書(shū)應(yīng)包含光譜匹配度、*小可檢漏率、測(cè)溫精度等核心參數(shù)的校準(zhǔn)結(jié)果。
【1】中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì). 2025年電力工業(yè)可靠性運(yùn)行分析報(bào)告[R]. 北京:中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì),2025.
【2】*能源局. DL/T 1983-2019 六氟化硫氣體泄漏紅外成像檢測(cè)技術(shù)導(dǎo)則[S]. 北京:中國(guó)電力出版社,2019.
【3】國(guó)際電工委員會(huì). IEC 60271-1:2023 紅外熱像儀 *部分:通用技術(shù)要求[S]. 日內(nèi)瓦:國(guó)際電工委員會(huì),2023.
【4】*市場(chǎng)監(jiān)督管理總局. GB/T 32151.10-2015 溫室氣體排放核算與報(bào)告要求 *0部分:電力生產(chǎn)企業(yè)[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.
【5】*能源局. DL/T 596-2021 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S]. 北京:中國(guó)電力出版社,2021.
【6】*市場(chǎng)監(jiān)督管理總局. JJF 1847-2020 紅外熱像儀校準(zhǔn)規(guī)范[S]. 北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2020.