淺談線路耐張接頭異常發(fā)熱的原因及紅外診斷技術(shù)的改進(jìn)

引言

近年來,珠海市居民的用電需求日益增大,對(duì)輸電線路的安全供電要求也越來越高,紅外測(cè)溫成為了一種常規(guī)的輸電線路運(yùn)行檢測(cè)手段。當(dāng)運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)線路耐張接頭異常發(fā)熱時(shí),應(yīng)對(duì)該故障進(jìn)行快速識(shí)別及處理,以確保輸電線路的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1事件經(jīng)過

2017年5月,珠海局輸電線路一班對(duì)220kV煙琴甲乙線進(jìn)行日常紅外檢測(cè),發(fā)現(xiàn)220kV煙琴甲線N4大號(hào)側(cè)中相導(dǎo)線上線與下線耐張線夾的鋼錨與U環(huán)連接處異常發(fā)熱,如圖1所示。中相導(dǎo)線下線引流板斷裂分開,如圖2所示。

圖1煙琴線中相導(dǎo)線耐張接頭異常發(fā)熱

圖2中相導(dǎo)線下線引流板斷裂分開

2缺陷原因分析及故障排查

運(yùn)維人員根據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》,對(duì)引起該設(shè)備缺陷的根源及干擾因素進(jìn)行了分析探討。

2.1環(huán)境影響

環(huán)境影響主要包括陽光直射、附近熱輻射源、高峰負(fù)荷等。

若該異常發(fā)熱點(diǎn)是受到陽光直射干擾,則巡檢人員站在現(xiàn)場(chǎng)不同角度進(jìn)行多次紅外測(cè)溫,結(jié)果僅顯示該處異常發(fā)熱,因此將該干擾因素排除:

若該處附近有熱輻射源,則該線路其他兩相應(yīng)該也會(huì)受其影響,出現(xiàn)異常發(fā)熱,結(jié)果僅顯示該處異常發(fā)熱,因此該干擾因素排除:

若該處附近有高峰負(fù)荷,通過實(shí)時(shí)分析判斷法,對(duì)該故障點(diǎn)不同時(shí)間段進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)溫度前后基本相同。對(duì)該線路三相進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí),結(jié)果顯示,僅該處溫度出現(xiàn)明顯異常,因此該干擾因素排除。

2.2檢測(cè)視角影響

由于受現(xiàn)場(chǎng)地形限制,在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障處進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí),出現(xiàn)引流板與耐張管處重疊的現(xiàn)象,給故障的精確判斷帶來一定難度。檢測(cè)人員立即使用最新紅外診斷技術(shù)一紅外無人機(jī)特巡,通過不同角度對(duì)故障處進(jìn)行紅外測(cè)溫圖像采集,再結(jié)合同類比較判斷法、圖像特征判斷法等不同診斷方法,推斷故障點(diǎn)發(fā)熱異常的原因。機(jī)巡測(cè)溫結(jié)果顯示:該處的引流板與耐張管兩者溫度有突變情況,如圖3所示,且發(fā)現(xiàn)該發(fā)熱處的中相下線引流板斷裂分開。因此,初步推斷該故障處溫度異常與中相下線引流板斷裂有關(guān)。

圖3引流板與耐張管的溫度突變

2.3設(shè)備內(nèi)部影響

在初步推斷耐張接頭異常發(fā)熱與引流板斷裂有關(guān)后,再進(jìn)一步推理求證。

導(dǎo)線、耐張接頭、引流板的發(fā)熱均屬于電流致熱型,即當(dāng)電流通過該回路時(shí)才會(huì)發(fā)熱。由圖2可知,導(dǎo)線的引流線板斷開后,沒有電流通過,因此無人機(jī)紅外檢測(cè)到的溫度為陽光輻射溫度:由于下線的引流板已斷開,電流不能通過引流板直接流至跳線,其電流路徑從下導(dǎo)線鋼錨到三角聯(lián)板,再到上線鋼錨,最后通過引流板流至跳線。桿塔金具上鋼錨處發(fā)熱如圖4所示。由于鋼錨與U型掛環(huán)均屬于環(huán)形連接,電流通過的接觸面相對(duì)于其他螺栓小,根據(jù)電阻公式R=oL/s可知,接觸面積s減少,則接觸電阻R越大。再根據(jù)電能公式0=I2R,同一電流通過時(shí),接觸電阻變大,則通過該導(dǎo)體接觸面的電能增大,最終導(dǎo)致異常發(fā)熱。因此,紅外無人機(jī)檢測(cè)到的耐張管溫度實(shí)際上為陽光輻射和電流發(fā)熱兩者疊加后的溫度。耐張管發(fā)熱異常的主要原因是線路中相下線引流板斷裂引起的。

圖4桿塔金具上鋼錨處發(fā)熱

3缺陷確定及消缺

在確定了設(shè)備發(fā)熱的根源后,運(yùn)維人員結(jié)合《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》《廣東電網(wǎng)公司設(shè)備缺陷管理規(guī)定》,根據(jù)電氣設(shè)備管理缺陷等級(jí)的定義、劃分及處理的相關(guān)要求,繪制了電氣設(shè)備消缺流程圖,如圖5所示。

根據(jù)圖5確定該線路耐張接頭異常發(fā)熱為"緊急缺陷",紅外檢測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件,采取以下處理舉措:

首先,向部門上報(bào)缺陷并得到許可后,使用帶電作業(yè)工作票來到現(xiàn)場(chǎng)處理,通過帶電作業(yè)方式對(duì)上下導(dǎo)線加裝引流線:其次,對(duì)斷開的引流板進(jìn)行加固,防止隨意擺動(dòng):最后,使用紅外無人機(jī)對(duì)該故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)溫驗(yàn)收,待該缺陷消除后結(jié)束工作票,并在班后會(huì)上進(jìn)行匯報(bào)。經(jīng)過相關(guān)處理后,220kV煙琴線初步恢復(fù)正常運(yùn)行,同時(shí),班組制定了特巡計(jì)劃,定期加強(qiáng)實(shí)時(shí)跟蹤復(fù)測(cè),待年/月度停電計(jì)劃再安排處理。

4紅外診斷技術(shù)的改進(jìn)

以往巡檢人員對(duì)線路桿塔金具進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí),通常使用手持式紅外測(cè)溫儀。當(dāng)發(fā)現(xiàn)桿塔金具溫度異常時(shí),初步判斷該故障處附近可能受到環(huán)境影響,如陽光直射干擾、熱輻射源干擾等。往往在現(xiàn)場(chǎng)地面通過不同角度進(jìn)行紅外測(cè)溫,再結(jié)合同類比較判斷法、相對(duì)溫差判斷法等輔助方法判斷,若該故障點(diǎn)溫度均顯示異常,則根據(jù)缺陷等級(jí)劃分,上報(bào)處理。該診斷手段存在不足之處:(1）由于現(xiàn)場(chǎng)地面條件限制,該方法往往不夠靈活,容易對(duì)設(shè)備缺陷造成誤判:(2）增加人力、物力成本,加大電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。比如本案例中,若采用傳統(tǒng)紅外診斷技術(shù),當(dāng)判斷該異常發(fā)熱點(diǎn)為緊急缺陷時(shí),經(jīng)常申請(qǐng)停電處理。

使用先進(jìn)的紅外無人機(jī)對(duì)電氣設(shè)備故障進(jìn)行檢測(cè),取代傳統(tǒng)手持式人工紅外測(cè)溫方法,具有以下幾方面優(yōu)勢(shì):

(1）減少人力成本。傳統(tǒng)手持式人工紅外測(cè)溫,必須到線路桿塔附近才能精確測(cè)溫。紅外無人機(jī)可以快速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。

(2）降低人身風(fēng)險(xiǎn)。以往檢測(cè)人員來到線路桿塔周圍進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí),現(xiàn)場(chǎng)存在高空墜物風(fēng)險(xiǎn),而使用先進(jìn)的紅外無人機(jī)則消除了該風(fēng)險(xiǎn)隱患。

(3）降低電網(wǎng)停電風(fēng)險(xiǎn)。以往發(fā)現(xiàn)緊急缺陷后,往往申請(qǐng)停電消缺,電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)增大,而使用紅外無人機(jī)巡檢,可以更加精確判斷出設(shè)備故障點(diǎn)及其缺陷等級(jí),減少不必要的停電檢修。

5結(jié)語

運(yùn)維人員通過使用先進(jìn)的紅外無人機(jī)對(duì)電氣設(shè)備發(fā)熱異常情況進(jìn)行檢測(cè),工作效率得到了極大提升,為后續(xù)輸電線路金具異常發(fā)熱的快速診斷提供了先進(jìn)技術(shù),大幅減少了原紅外測(cè)溫及停電消缺檢修的人力成本和時(shí)間成本,同時(shí)降低了紅外測(cè)溫過程中人員及設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)。