1. 概述

       氣體絕緣金屬封閉開關設備（GasInsulatedSwitchgear）簡稱GIS，是變電站中除變壓器以外的一次設備，包括斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線、電纜終端、進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由于是全封閉結構，不受外界環(huán)境（潮濕、雨水和污穢等）的影響、運行可靠性高，安裝速度快，檢修間隔時間長、運行費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)用地費用的不斷提高和人們的維權意識的增強，占地的賠償金也在不斷走高，結構緊湊型的GIS未來的發(fā)展前景非常廣闊，現已成為國內外輸配電行業(yè)開關設備中最尖端和最有競爭力的設備。根據有關專家預計，2010年，363~550kV GIS將占斷路器的45％，126~252kVGIS將占斷路器的35％。

       由于GIS內部各元件的工況環(huán)境明顯好于常規(guī)類型的開關設備（例如：空氣絕緣的開關設備），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設備幾乎成為免維護和檢查的設備。 但是，電力行業(yè)的原則永遠是沒有最好，只有更好。推薦的 GIS設備維護檢查周期、內容和手段見下表：

推薦的GIS設備維護、檢查周期、內容和手段

斷路器操作次數 從開始服役 維護、檢測內容 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 目測

定期檢查 每500次 每3年

1. 氣體泄漏實驗

2. 驅動機構檢測和潤滑油檢查 目測, CR/DR （新）

特殊檢查 每2000次 每6年 1. 驅動機構的詳細檢測

2. 斷路器的內部檢測 目測, CR/DR（新）

       國家電網和南方電網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運行的可靠性，投入了巨大的人力和財力，做了大量的調研和實驗。由于GIS的內部結構復雜，且充有SF6絕緣氣體、解體困難，檢修技術含量高，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，本文是經驗總結，供大家分享、交流、討論。

2.  檢測設備及原理

       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發(fā)生相互作用，因吸收和散射而強度變化，感光材料（膠片、IP板、DR板）接受到該強度變化信號后，經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）、現場移動支架、移動工作站等。

3.  GIS檢查時，X射線數字成像系統(tǒng)的關鍵技術指標。

3.1 信噪比和對比度

       高的信噪比和高的對比度是圖像質量最核心的技術指標。他們直接影響結構細節(jié)的分辨和故障的發(fā)現能力。2008年以前 ，CR、DR技術應用受到局限的主要因素就是受上述兩指標的綜合影響，圖像質量達不到某些應用的高要求。當前技術能達到的最佳指標：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內部結構復雜，構件材料、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行分析。當前DR能承受的最高X射線機能量是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，就能達到GIS的檢測要求，該指標一般都能被滿足。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量沒有明顯的改善。

4.  GIS設備典型故障

        GIS設備的典型故障主要是內部結構發(fā)生變形或嚴重損壞，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1有詳述和圖片。

5.   現場實際檢測和模擬檢測

5 .1  成功案例 1

       某供電局GIS發(fā)生故障，由GIS生產廠家來現場更換后，無法用常規(guī)手段檢查，故委托GE公司免費進行CR透視，圖1 是合格產品，圖2  是修復后的產品。經比較，見圖中紅框，修復后產品中彈簧明顯錯位，判為修復不合格，需重新處理。

5.2  成功案例 2

       圖3—圖8，是2010年11月，在國內某知名開關集團做的3 組DR 實驗，左邊是DR圖像，右邊是對應的產品實際結構，可以看出圖像質量非常高，彈簧、螺絲的細節(jié)非常清楚，完全能滿足客戶現場要求的快速、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開關站現場檢測時的圖像資料。GIS內部結構細節(jié)非常清楚，能幫助用戶即刻評價GIS的安全性。

6.  結論

       通過10多家企業(yè)的現場實踐，大家普遍認為當前的X射線數字成像技術具有方便、快速、圖像質量高、結果直觀、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，是判斷GIS設備內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，取得了可觀的經濟效益。同時在使用過程中，總結出如下經驗：

1. CR和DR都能滿足現場檢測要求，CR能承受更高的X射線能量，柔性板更適合復雜環(huán)境；DR成像速度更快，效率更高。客戶可按自身需求合理選擇。同時，兩種方法都能兼顧常規(guī)的無損檢測任務如：焊縫檢測、鑄件探傷等。

2. 國產GIS、合資GIS、進口GIS的制造標準是相同的，技術上都能滿足系統(tǒng)運行的要求，差距就在于產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量偏差比較大，是導致GIS成品性能不穩(wěn)定的主要原因，其次，機械加工工藝、精度、一致性等也是影響成品質量的重要因素。

參考文獻：

1。GIS設備X射線可視化檢測技術， 閆斌，何喜梅，吳童生，王志惠，李生平，青海電力科學實驗研究院，中國電力，2010,第7期。

2。X射線數字成像技術，GE公司研發(fā)部。

關于GE檢測控制技術

       GE檢測控制技術業(yè)務是一個行業(yè)領先創(chuàng)新者，業(yè)務涉及傳感測量, 無損檢測技術, 狀態(tài)監(jiān)測，與自動化優(yōu)化控制領域, 幫客戶實現精確、高效和安全。旗下產品廣泛應用于航空航天、石油天然氣、電力、運輸、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，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，請訪問公司網站：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)免費熱線電話:　 800 915 9966