1. 概述

       氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（GasInsulatedSwitchgear）簡稱GIS，是變電站中除變壓器以外的一次設(shè)備，包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等裝入接地金屬外殼中，并充以SF6絕緣氣體組成的封閉組合電器。GIS的絕緣等級按照電力系統(tǒng)的電壓等級分為110kV、220kV、550kV、1100kV（超高壓）。GIS由于是全封閉結(jié)構(gòu)，不受外界環(huán)境（潮濕、雨水和污穢等）的影響、運(yùn)行可靠性高，安裝速度快，檢修間隔時間長、運(yùn)行費(fèi)用低而且占地面積也比較小，   符合城市規(guī)劃和美觀的要求。隨著城鄉(xiāng)用地費(fèi)用的不斷提高和人們的維權(quán)意識的增強(qiáng)，占地的賠償金也在不斷走高，結(jié)構(gòu)緊湊型的GIS未來的發(fā)展前景非常廣闊，現(xiàn)已成為國內(nèi)外輸配電行業(yè)開關(guān)設(shè)備中最尖端和最有競爭力的設(shè)備。根據(jù)有關(guān)專家預(yù)計(jì)，2010年，363~550kV GIS將占斷路器的45％，126~252kVGIS將占斷路器的35％。

       由于GIS內(nèi)部各元件的工況環(huán)境明顯好于常規(guī)類型的開關(guān)設(shè)備（例如：空氣絕緣的開關(guān)設(shè)備），而且六氟化硫（SF6）氣體優(yōu)異的熄弧特性和絕緣特性最大限度地延長了觸頭的使用壽命，這使得GIS設(shè)備幾乎成為免維護(hù)和檢查的設(shè)備。 但是，電力行業(yè)的原則永遠(yuǎn)是沒有最好，只有更好。推薦的 GIS設(shè)備維護(hù)檢查周期、內(nèi)容和手段見下表：

推薦的GIS設(shè)備維護(hù)、檢查周期、內(nèi)容和手段

斷路器操作次數(shù) 從開始服役 維護(hù)、檢測內(nèi)容 檢測方法

例行檢查   每2月 1.氣體壓力和工作壓力檢查

2. 記錄斷路器和避雷器操作次數(shù) 目測

定期檢查 每500次 每3年

1. 氣體泄漏實(shí)驗(yàn)

2. 驅(qū)動機(jī)構(gòu)檢測和潤滑油檢查 目測, CR/DR （新）

特殊檢查 每2000次 每6年 1. 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的詳細(xì)檢測

2. 斷路器的內(nèi)部檢測 目測, CR/DR（新）

       國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的各級單位為減少和避免突發(fā)故障的損失，更好地確保GIS運(yùn)行的可靠性，投入了巨大的人力和財(cái)力，做了大量的調(diào)研和實(shí)驗(yàn)。由于GIS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且充有SF6絕緣氣體、解體困難，檢修技術(shù)含量高，耗時長，停電損失大，給上述檢查中的故障診斷和狀態(tài)檢測帶來了不小的困難。GE 檢測科技業(yè)務(wù)部門有幸參與其中，陸續(xù)為青海電力、西藏電力、山西電力、云南電力等單位提供了可靠、快速的無損檢測手段，本文是經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，供大家分享、交流、討論。

2.  檢測設(shè)備及原理

       工業(yè)用X射線成像原理和我們通常在醫(yī)院、機(jī)場見到的拍片、CT、安檢系統(tǒng)工作原理一樣。X射線在穿透不同的物體時與物質(zhì)發(fā)生相互作用，因吸收和散射而強(qiáng)度變化，感光材料（膠片、IP板、DR板）接受到該強(qiáng)度變化信號后，經(jīng)信號處理形成我們常見的影像，見原理示意圖。通常，用于GIS檢測的一套完整的檢測系統(tǒng)包括：射線源、感光板 （IP板、DR板)、CR掃描儀(DR 不需要)、圖像顯示系統(tǒng)（含圖像處理分析軟件）、現(xiàn)場移動支架、移動工作站等。

3.  GIS檢查時，X射線數(shù)字成像系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。

3.1 信噪比和對比度

       高的信噪比和高的對比度是圖像質(zhì)量最核心的技術(shù)指標(biāo)。他們直接影響結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的分辨和故障的發(fā)現(xiàn)能力。2008年以前 ，CR、DR技術(shù)應(yīng)用受到局限的主要因素就是受上述兩指標(biāo)的綜合影響，圖像質(zhì)量達(dá)不到某些應(yīng)用的高要求。當(dāng)前技術(shù)能達(dá)到的最佳指標(biāo)：信噪比：9 級；對比度：9 級 。（視被檢材料的變化而不同）。完全能和傳統(tǒng)膠片的圖像媲美。

3.2 感光材料工作時，能承受的最高射線能量

GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，構(gòu)件材料、厚度多樣，需要較高的X射線穿透能力，才能得到理想的圖像進(jìn)行分析。當(dāng)前DR能承受的最高X射線機(jī)能量是350KV；CR能承受的最高加速器能量是3.5MeV。

3.3 感光材料有效接收面積

該指標(biāo)直接影響GIS的檢測效率和檢出能力。常見的規(guī)格有：410x410 mm； 200x200 mm。

3.4 感光材料像素和系統(tǒng)分辨率

像素? 200微米，系統(tǒng)分辨率≥2.5 IP/mm，就能達(dá)到GIS的檢測要求，該指標(biāo)一般都能被滿足。需要注意的是：并不是像素越高越好，在一定條件下，提高像素并不能得到更好的圖像。如下圖所示，在信噪比SNR=1的相同條件下，不同像素的感光材料得到的圖像質(zhì)量沒有明顯的改善。

4.  GIS設(shè)備典型故障

        GIS設(shè)備的典型故障主要是內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變形或嚴(yán)重?fù)p壞，如：零件松動脫落、螺絲松動、靜觸頭觸指變形，動觸頭上壓環(huán)脫落，觸指燒損，絕緣拉桿爆裂等。文獻(xiàn)1有詳述和圖片。

5.   現(xiàn)場實(shí)際檢測和模擬檢測

5 .1  成功案例 1

       某供電局GIS發(fā)生故障，由GIS生產(chǎn)廠家來現(xiàn)場更換后，無法用常規(guī)手段檢查，故委托GE公司免費(fèi)進(jìn)行CR透視，圖1 是合格產(chǎn)品，圖2  是修復(fù)后的產(chǎn)品。經(jīng)比較，見圖中紅框，修復(fù)后產(chǎn)品中彈簧明顯錯位，判為修復(fù)不合格，需重新處理。

5.2  成功案例 2

       圖3—圖8，是2010年11月，在國內(nèi)某知名開關(guān)集團(tuán)做的3 組DR 實(shí)驗(yàn)，左邊是DR圖像，右邊是對應(yīng)的產(chǎn)品實(shí)際結(jié)構(gòu)，可以看出圖像質(zhì)量非常高，彈簧、螺絲的細(xì)節(jié)非常清楚，完全能滿足客戶現(xiàn)場要求的快速、方便、清晰地要求。

5.3 成功案例 3

       圖9-13，是2009-2010年間，我們在西北地區(qū)各GIS開關(guān)站現(xiàn)場檢測時的圖像資料。GIS內(nèi)部結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)非常清楚，能幫助用戶即刻評價GIS的安全性。

6.  結(jié)論

       通過10多家企業(yè)的現(xiàn)場實(shí)踐，大家普遍認(rèn)為當(dāng)前的X射線數(shù)字成像技術(shù)具有方便、快速、圖像質(zhì)量高、結(jié)果直觀、便于快速決策、圖像適合長期保存、適合野外作業(yè)、能在帶電狀態(tài)檢測等特點(diǎn)，是判斷GIS設(shè)備內(nèi)部故障隱患的有效手段。目前已有7家以上單位使用了該技術(shù)，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時在使用過程中，總結(jié)出如下經(jīng)驗(yàn)：

1. CR和DR都能滿足現(xiàn)場檢測要求，CR能承受更高的X射線能量，柔性板更適合復(fù)雜環(huán)境；DR成像速度更快，效率更高?？蛻艨砂醋陨硇枨蠛侠磉x擇。同時，兩種方法都能兼顧常規(guī)的無損檢測任務(wù)如：焊縫檢測、鑄件探傷等。

2. 國產(chǎn)GIS、合資GIS、進(jìn)口GIS的制造標(biāo)準(zhǔn)是相同的，技術(shù)上都能滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求，差距就在于產(chǎn)品的可靠性以及故障的發(fā)生率上。制造商每次用的原材料質(zhì)量偏差比較大，是導(dǎo)致GIS成品性能不穩(wěn)定的主要原因，其次，機(jī)械加工工藝、精度、一致性等也是影響成品質(zhì)量的重要因素。

參考文獻(xiàn)：

1。GIS設(shè)備X射線可視化檢測技術(shù)， 閆斌，何喜梅，吳童生，王志惠，李生平，青海電力科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究院，中國電力，2010,第7期。

2。X射線數(shù)字成像技術(shù)，GE公司研發(fā)部。

關(guān)于GE檢測控制技術(shù)

       GE檢測控制技術(shù)業(yè)務(wù)是一個行業(yè)領(lǐng)先創(chuàng)新者，業(yè)務(wù)涉及傳感測量, 無損檢測技術(shù), 狀態(tài)監(jiān)測，與自動化優(yōu)化控制領(lǐng)域, 幫客戶實(shí)現(xiàn)精確、高效和安全。旗下產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、石油天然氣、電力、運(yùn)輸、醫(yī)療等行業(yè)。它在25個國家擁有超過40家企業(yè)，隸屬于GE能源集團(tuán)，為客戶提供更環(huán)保，更智能,更高效的解決方案。獲取更多的信息，請?jiān)L問公司網(wǎng)站：www.ge-mcs.com . Bently Nevada & 控制解決方案www.ge-energy.com/oc，傳感科技 & 測量解決方案 www.gesensing.com.cn，檢測科技www.geinspectiontechnologies.cn 。中國區(qū)免費(fèi)熱線電話:　 800 915 9966