引言
SF6气体的温室效应是CO2气体的23 900多倍，在空气中能够存在3 200多年，是叶京都议定书曳禁止排放的6种温室气体之一。为减少SF6气体的使用量，国内外学术界和工业界对SF6替代气体进行了大量的研究。文中通过计算得到了室温下SF6/CF4混合气体的电子输运参数；文中研究了SF6/CF4混合气体中的击穿特性；文中通过蒙特卡罗仿真的方法研究了SF6/N2中的粒子动力学特性。这些对各种绝缘气体电气特性的探索研究为各种可替代气体的可行性提供了依据。近年来，不少设备制造厂商开始尝试应用混合绝缘气体替代纯SF气体。如果在不使电气设备绝缘性能明显降低的情况下，在全网范围内推广使用混合绝缘气体电气设备，将大大减少SF6温室气体的使用量。
目前，含少量SF6气体的SF6/N2混合绝缘气体已成功应用于气体绝缘变压器和气体绝缘管道等设备中。为适应高寒地区的环境条件，考虑到CF4气体良好的灭弧性能和较低的液化温度，已有充气压力为0.7 MPa的SF6/CF4混合气体高压断路器在加拿大马尼托巴省成功试运行。在中国东北尧内蒙等寒冷地区，已有220 kV等电压等级的断路器采用SF6/N2和SF6/CF4混合绝缘气体。
目前，针对SF6混合绝缘气体的研究主要集中在绝缘灭弧和放电特性等理论方面，对于混合绝缘气体检测技术的研究较少。现有的SF6气体检测技术能否直接应用于对SF6混合绝缘气体的检测，是目前亟须解决的问题。因此，文中以SF6混合绝缘气体为对象，模拟电气设备中最常见的泄漏缺陷，采用最先进的红外成像仪检测不同情况下SF6混合绝缘气体的泄漏，证明SF6泄漏检测技术可以应用于混合绝缘气体的现场检测。
1 电气设备漏气的危害和原因
随着电气设备运行年限的增长，可能发生气体的泄漏。设备漏气原因多种多样，确定难度更大，概括起来，主要有以下几个方面院；制造安装缺陷。法兰尧铸件存在裂纹尧砂眼等缺陷；密封圈尺寸不匹配；防水尧密封工艺不符合标准；接头尧法兰紧固力矩不够；‚自然环境影响。“O”型圈进水受潮；密封件尧密封胶劣化失效；热胀冷缩导致设备发生气体泄漏；ƒ设备在补气尧测微水等操作后，阀门闭合不严；设备上阀门中波纹管开裂。
电气设备发生气体泄漏会产生如下问题院訛譹SF6气体或SF6混合绝缘气体在不同的故障缺陷作用下分解，与泄漏进来的水分尧氧气等反应生成腐蚀性极强的酸性物质，对设备的金属元件以及密封绝缘材料产生腐蚀作用，影响设备的机械性能，缩短设备的使用寿命，降低设备的绝缘能力，其毒性也会对运行维护人员的人身安全造成巨大的危害；譺訛发生气体泄漏使设备内气体压力降低甚至降到报警值以下，导致气体绝缘强度尧灭弧能力下降，给设备运行带来严重的安全隐患。
2 现有泄漏检测方法现状
对于SF6电气设备泄漏，传统的的检测方法包括院抽真空检漏法尧皂水法尧包扎法尧压力降法尧野卤素效应冶检漏法尧热导检测器法。传统检测方法虽然成本低，但其共同的缺陷在于精度较差，而且最大的缺点是需要测试人员接近被测设备，设备带电时产生的感应电可能会造成人身伤害，因此不适用于对带电设备进行漏点查找。近年来，激光成像法尧红外成像法等一些非接触式光学泄漏检测方法在SF6气体泄漏检测中得到广泛应用。
激光成像检漏技术利用激光小光子超强的热辐射能量及相干性好的特性，通过可调光学转换系统在某一指定的检测位置构建一个理想的立体辐射场。设备泄漏出来的SF6气体分子流动地不断往外扩散，对覆盖在这个区域的立体辐射场激光产生较强的光子吸收和光子后向散射。利用高灵敏度显微光电接收器对泄漏处的气流扰动及其光学吸收进行检测，从而实现设备带电运行情况下远距离检漏。由于检测装置内置探测器在强激光反射条件下的自动保护，在泄漏检测中，如果激光发射功率低，则检测灵敏度降低，泄漏成像面积相对缩小，对于气体微漏和渗漏很难查找；如果激光发射功率高，虽然提高了检测灵敏度，但是在对压力表或反光强烈的金属面等位置照射时，会造成检测装置的频繁自动保护，因而在户外变电站进行泄漏检测时成像质量较差，不便于泄漏源查找。
红外成像技术被应用于SF6气体泄漏检测，主要基于SF6气体在特定波长(10.6μm)处相比空气而言极强的红外吸收特性，使两者反映的红外影像不同，将肉眼看不见的SF6气体在其高性能的红外探测器及先进的红外探测技术帮助下变得可见。仪器在测试中无需额外发射激光，也不存在强激光反射条件下的仪器自动保护，操作更加简便。仪器采用非接触式检测，被检设备无需停电，与传统检测方法相比，红外成像法具有准确尧快速尧成像清晰尧灵敏度高尧可带电检测等优点。
文中以SF6混合绝缘气体为对象，模拟电气设备中最常见的泄漏缺陷，利用红外成像仪等仪器检测不同浓度的混合绝缘气体在不同距离和风力等条件下的泄漏情况。
3 混合绝缘气体泄漏检测技术研究
3.1试验仪器及材料
GF-306红外成像检漏仪，用于气体泄漏的定性检测；SF6红外光谱定量检漏仪，用于气体泄漏的定量检测；SMF06-5型动态配气仪，用于配制不同浓度的混合绝缘气体；混合气体纯度检测仪，检测混合绝缘气体的纯度；标准泄漏源(LSP01-1A型恒流泵)，用于设置不同泄漏量；风速仪，用于测量风速；试验用气院SF6气体(纯度逸99.99%)，CF4气体(纯度逸99.99%)，N2气体(纯度逸99.99%)。
3.2 试验方案和内容参照
国网企标叶电力设备带电检测仪器技术规范第15部分院SF6气体泄漏红外成像法带电检测仪器技术规范曳中试验项目和要求，结合SF6气体泄漏检测的技术和经验，开展以下试验研究。
1)通过SMF06-5型动态配气仪，配置不同比例浓度的SF6/N2和SF6/CF4混合绝缘气体，检验红外成像仪能否检测出气体泄漏。
2)通过标准泄漏源模拟设备气体泄漏，控制混合气体以不同泄漏量逸出，检验红外成像仪在不同条件下的检测限值。
3)采用SF6红外光谱定量检漏仪检测混合绝缘气体中SF6气体泄漏的浓度。
3.2.1可行性试验
利用SMF06-5型动态配气仪，配置不同浓度的混合绝缘气体，以动态配气仪输出流量(60 mL/min作为泄漏检测的样品，利用红外成像检漏仪进行检测，检测结果见表1。从表1的检测结果可以看出，当混合气体中仅含有2%的SF6气体时，仍可以利用红外成像检漏仪检测到泄漏，从而判断混合绝缘气体存在泄漏，当仅含有CF4或者N2气体时，红外成像检漏仪检测气体泄漏不可见，因此，可以利用红外成像检漏仪进行混合绝缘气体的泄漏检测。
3.2.2不同浓度比例气体的泄漏试验
通过SMF06-5型动态配气仪配制不同浓度比例的混合气体，设置标准泄漏源，以不同泄漏量逸出气体，在距离3 m尧无风的条件下，测试不同浓度比例的混合绝缘气体泄漏检测限值。
由表2的测试结果可以看出，当混合绝缘气体中SF6气体比例逸30%时，红外成像仪的检出限为1μL/s；当混合绝缘气体中SF6气体比例为10%~20%时，红外成像仪的检出限为2μL/s；在混合绝缘气体中SF6气体比例为5%时，红外成像仪的检出限为3μL/s；当混合绝缘气体中SF6气体比例为2%时，红外成像仪的检出限为5μL/s。以上试验说明，随着混合绝缘气体中SF6气体含量逐步降低，仪器检出限呈逐步升高趋势。
3.2.3 其他条件下的泄漏试验
采用SMF06-5型动态配气仪配制浓度比例1:1的混合绝缘气体，设置标准泄漏源以不同泄漏量逸出气体，测试在不同条件下的混合绝缘气体泄漏检测限值。
不同距离的试验结果见表3。由表3可以看出，泄漏检测限会随着检测距离远近而不同，在3 m及更短的距离，红外成像仪的检出限为1μL/s。在1 m/s的风速以内能达到理想的观测效果。风力对于泄漏检测的影响较大，风力越小越有利于泄漏检测工作开展，在有风状态下泄漏气体很快被吹散，很难达到最佳的观测效果。因此，检测时应尽量在无风的条件下进行，在和带电设备保持足够的安全距离的前提下，测试距离越近效果越好。
3.2.4 其他方法检测混合绝缘气体泄漏
通过SMF06-5型动态配气仪配制不同浓度比例的SF6/N2混合绝缘气体，设置标准泄漏源以1μL/s的泄漏量逸出气体，测试不同浓度比例的混合绝缘气体泄漏检测限值。
其他方法的试验结果见表5。由表5可以看出，随着混合绝缘气体中SF6气体含量逐步降低，仪器检出的数值也呈逐步降低趋势。
3.3 小结
1)SF6气体在混合绝缘气体中的浓度比例在30%~70%，红外成像检漏仪的检出限为1μL/s。SF6气体在混合绝缘气体中的浓度比例在20%及以下时，1μL/s的泄漏量将很难检测。
2)在3 m及更短的距离尧1 m/s的风速以内可以达到最佳的观测效果。为了达到最佳的观测效果，在和带电设备保持足够的安全距离的前提下，测试距离越近效果越好。
3)由于SF6红外成像仪只能检测到SSF6气体的泄漏，随着SF6气体浓度比例的降低，红外光谱定量检漏仪检出的数值降低，
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