ACFM技术在电力行业的应用—GIS盖板中缺陷的检测

发布时间：2025-07-15 15:32:16

检验背景：

GIS的全称是气体绝缘金属封闭开关设备，它由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管、接地刀等元件组合而成的高压配电装置，GIS采用的是绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫（SF6）气体作为绝缘和灭弧介质，并将所有的高压电器元件密封在接地金属筒中。GIS设备是电能传输的关键枢纽设备，通过检测其缺陷引发的“声光电热磁”等特征信号，能及时发现和预警隐患，保障电网设备安全稳定运行。

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）在电力系统中的重要性主要体现在以下几个方面：

（1）安全性和可靠性：

GIS采用六氟化硫（SF6）等惰性气体作为绝缘介质，将断路器、隔离开关等关键部件封闭在金属外壳内，有效隔离外界环境的影响，如盐雾、积尘和水分等，从而显著提高运行的可靠性；GIS的设计具有优良的抗地震能力，确保在恶劣环境下的稳定运行。

（2）小型化和灵活性：

GIS的紧凑结构设计使其占地面积少，特别适合于空间有限的环境，如城市中心或住宅区附近；模块化设计使得设备可以根据需要轻松扩展，适应不同的电网需求。

（3）维护和检修：

GIS的结构设计便于维护和检修，由于SF6气体的优异绝缘性能，设备内部无需频繁进行清理和维护，从而延长了设备的使用寿命；GIS的模块化插接技术简化了设备的维护过程，提高了工作效率。

（4）环保和可持续性：

GIS的使用减少了对SF6等有害物质的依赖，有助于降低环境污染，特别是在对环保要求日益严格的今天，这一点显得尤为重要；GIS的高效运行减少了能源消耗，有助于实现可持续发展目标。

图1 GIS系统

检验现状：

气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）因其高安全性、可靠性、小型化、维护便捷性和环保性，在电力系统中扮演着至关重要的角色，是现代电网不可或缺的一部分。目前，GIS设备状态检测技术主要分为局部放电、SF6气体、红外成像和探伤检测等5类，随着传感技术的进步和发展，新技术涌现和多技术融合不断给GIS设备状态检测提供新的技术手段。

目前，对GIS盖板探伤检测的无损检测方法主要是射线检测和超声检测。其中，射线检测是向运行的GIS设备发射强度均匀的X射线，由于缺陷部位与基体材料对射线衰减特性不同，通过检测透视后X射线的强度，即可判断被测设备表面或内部是否存在缺陷、判定缺陷类型与性质等。射线检测对500kV及以下盆式绝缘子表面或屏蔽罩内10mm以上金属异物，以及组部件脱落、缺失或配合不良检测有效，对壳体金属异物和绝缘件内部缺陷检测比较困难。射线检测具有一定的局限性，并且检测装置笨重，自动化程度低，现场检测费时费力，检测效率低。并且射线会产生一定的辐射，存在安全事故隐患，所以需要对检测装置严加管理。

超声检测是主动发射超声波至被测试件，超声波信号与试件及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征发生改变，该超声波信号可以用于识别裂纹等缺陷。对GIS铝合金壳体焊缝等进行超声探伤检测，是目前应用广泛、最为有效的一种检测方法。但超声检测对厚度较薄、结构复杂或者位置特殊的部件进行检测时，会产生很多干扰信号，从而影响缺陷的判定。

检验方法：

交流电磁场检测（简称ACFM）技术是一种新型的无损检测和技术，其工作原理是激励线圈在工件中感应出均匀的交变电流，感应电流在裂纹、腐蚀等缺陷位置产生扰动，基于电场扰动引起空间磁场畸变原理，利用检测传感器捕获空间磁场畸变信号，从而实现缺陷的检测与评估。相较于常规的检测技术，它具有以下技术特点：

（1）可穿透涂层检测，无需清除被检工件表面涂层；

（2）可检测各种导电材料表面、近表面缺陷；

（3）可检测表面500 ℃高温及最大水深200m环境；

（4）检测无需任何耗材、介质和耦合剂；

（5）检测无后效性，无需退磁、表面清理等。

检验过程：

检测设备包括检测仪器以及与仪器相连接的探头、扫查装置和线缆等所有物件。检测设备和器材性能应符合相关要求，功能应满足所检测对象的工艺要求。检测设备采用济宁鲁科检测器材公司生产的LKACFM-X1型号交流电磁场检测系统，如图2所示。