紅外診斷技術(shù)在狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：紅外診斷技術(shù)；變電設(shè)備；狀態(tài)檢修

目前電力設(shè)備狀態(tài)檢修正在電力系統(tǒng)中積極開展，開展?fàn)顟B(tài)檢修須先進行設(shè)備診斷，在帶電狀態(tài)下對電氣設(shè)備進行診斷、發(fā)現(xiàn)缺陷，是為變電設(shè)備的狀態(tài)評估、狀態(tài)檢修提供科學(xué)依據(jù)。紅外診斷技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到較為廣泛的應(yīng)用，是開展?fàn)顟B(tài)檢修對設(shè)備實施帶電測試、發(fā)現(xiàn)隱性缺陷的有效簡捷的手段之一。對一二次設(shè)備線夾接頭、隔離開關(guān)接口、內(nèi)部絕緣損壞等發(fā)熱缺陷，通過紅外測溫、成像分析，使缺陷設(shè)備得以及時處理，防止缺陷升級引發(fā)事故的發(fā)生。

1 紅外診斷技術(shù)發(fā)現(xiàn)變電設(shè)備隱性缺陷統(tǒng)計分析

為研究紅外診斷技術(shù)在變電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用情況，對2008～2009年杭州市富陽供電局紅外診斷技術(shù)發(fā)現(xiàn)的變電設(shè)備缺陷進行統(tǒng)計分析，見表1及圖1。

從缺陷統(tǒng)計分析，可以得出以下初步結(jié)論：

紅外診斷發(fā)現(xiàn)隔離開關(guān)觸頭及連線接頭等設(shè)備缺陷較多，主要是接觸電阻過大造成電流致熱，占比70%以上。

紅外診斷還能發(fā)現(xiàn)如電流互感器、電抗器、電容器等一次設(shè)備內(nèi)部的隱性缺陷，占比18%。

紅外診斷對二次回路及低壓設(shè)備的缺陷發(fā)現(xiàn)概率較低，只占比5%。二次設(shè)備如微機保護、測控裝置、收發(fā)訊機等一般有自檢功能，發(fā)生異常時大多可以通過裝置測量、報警等發(fā)信發(fā)現(xiàn)。

2 紅外診斷技術(shù)在設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用實例

2.1 在隔離開關(guān)觸頭及設(shè)備連接點中的應(yīng)用

隔離開關(guān)觸頭接觸不良缺陷較為常見，紅外診斷也較為簡單。某變電站#2主變220 kV正母隔離開關(guān)C相觸頭發(fā)熱熱像圖顯示，最高溫度110.7 ℃，該線路其余兩相的相同位置實測溫度為40℃。經(jīng)停電檢查，系動觸頭表面氧化，操作桿安裝不到位，經(jīng)調(diào)整打磨處理后恢復(fù)運行，復(fù)測溫度正常。

2.2 穿墻絕緣子與導(dǎo)線連接處的應(yīng)用從某變電站#2主變35 kV穿墻絕緣子與導(dǎo)線連接處測溫?zé)嵯駡D看出，溫度B相為75 ℃，C相為72 ℃，A相為40℃，當(dāng)時#2主變10 kV側(cè)電流為290 A。經(jīng)停電檢查，發(fā)現(xiàn)穿墻絕緣子B、C相接頭風(fēng)化鐵銹，接觸電阻增大所致，經(jīng)更換套管投運后復(fù)測溫度正常。

2.3 在互感器內(nèi)部缺陷時的應(yīng)用

電壓互感器TV的負荷極低，主要是電壓致熱型缺陷，只有自身發(fā)生絕緣問題，才會產(chǎn)生異常發(fā)熱。TV的故障主要是由于受潮、匝間擊穿、絕緣劣化等引起，通常只出現(xiàn)整體的溫升，也有單點搭殼引起點溫過高，漏油引起三相溫度不均等故障，通過紅外診斷的熱成像，可直觀地反映故障隱患。

從紅外測溫圖分析，該電壓互感器內(nèi)部有明顯的發(fā)熱點，實測發(fā)熱點溫度45.9 ℃，其他正常TV溫度26 ℃，環(huán)境溫度23 ℃，發(fā)熱點溫升為22.9 ℃。停電解體檢查發(fā)現(xiàn)TV電磁單元內(nèi)部阻尼電阻螺桿與箱壁發(fā)生碰觸，經(jīng)調(diào)整阻尼電阻后投運，復(fù)測溫度正常。

電流互感器TA除了絕緣方面的缺陷外，還有電傳導(dǎo)方面的故障。在正常運行時，互感器本身沒有什么電損耗，整體溫升一般很低，一旦有故障，其溫升很明顯，因此在TA上應(yīng)用紅外診斷技術(shù)，其效果最佳。應(yīng)用中可檢測內(nèi)連接不良故障、絕緣缺陷故障、外部連接不良故障、缺油故障等。

2008年7月11日，220 kV某變電站35 kV線路戶外充油TA B相，溫度為33.3 ℃，其它兩相無異常熱點，平均溫度均為27 ℃。經(jīng)停電試驗后發(fā)現(xiàn)該相介損為6.5%超標(biāo)，比往年明顯增大，并立即停電更換。判斷此為內(nèi)部故障引起的發(fā)熱。

2.4 在電抗器中的應(yīng)用

某220 kV變電所#1電容器電抗器發(fā)熱故障，已有電容器電抗器燒毀1臺，多起10 kV電容器電抗器發(fā)熱超100 ℃或整體熱溫度分布不均勻。原因為電抗器表面絕緣漆剝落（或憎水性能下降），使得線圈局部受潮引起。經(jīng)更換后復(fù)測溫度正常。

2.5 在電纜接頭中的應(yīng)用

某變電站35 kV線路電纜頭三相都存在部分異常的狀況，但停電檢查和常規(guī)試驗都沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。經(jīng)設(shè)備解體確認外層屏蔽環(huán)接地引線焊接不良，制作工藝差，該部位發(fā)熱已導(dǎo)致部分絕緣層出現(xiàn)焦炭狀。從表面溫差梯度看異常點比正常溫度高10 ℃，但內(nèi)部解體情況表明，可能故障點溫度會更高。重新制作電纜頭投運后復(fù)測正常。

電纜頭的發(fā)熱是十分普遍的問題，由于接觸過熱或工藝不良導(dǎo)致電纜絕緣損壞后發(fā)生擊穿的，是導(dǎo)致電纜頭事故的重要原因。因此，電纜的熱像檢測實際上就是電纜頭的檢測。電纜頭主要的缺陷為電纜頭出線外接頭不良、電纜頭線鼻子等內(nèi)連接壓接不良、電纜頭絕緣不良等。

這類故障發(fā)熱是從電纜頭根部向外傳導(dǎo)，且比電纜本體的溫度還高，但總的溫升值不會太高，通常這是電纜頭制作工藝不良或絕緣老化的結(jié)果。

3 紅外診斷電力設(shè)備故障的局限性

應(yīng)該承認，任何一種先進的技術(shù)都不可能是完美無瑕的，紅外診斷也不例外。就目前而言，紅外診斷的主要不足在于標(biāo)定較困難。盡管紅外診斷儀器的測溫靈敏度很高，但因準(zhǔn)確度受被檢測表面發(fā)射率及環(huán)境條件的影響較大；不同檢測人員掌握的檢測方法存在差異等，因此很難獲得十分準(zhǔn)確的測溫結(jié)果。

對于一些不易觀察到的內(nèi)部缺陷，例如：全密封電氣設(shè)備、中置開關(guān)柜、合成絕緣子、線路絕緣子等，或受到對流或其他干擾熱源影響的異常發(fā)熱故障，大型復(fù)雜的高壓電氣設(shè)備或熱能動力設(shè)備內(nèi)部的故障，還難以作出有效的診斷。

由于紅外熱成像對被測環(huán)境包括環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速的要求比較高，因此要盡量避開日光，燈光直射和雷雨霧雪，防止其他高溫輻射干擾。

4 結(jié)束語

紅外診斷是當(dāng)前變電設(shè)備狀態(tài)檢修的有效手段之一，但移動式紅外測溫也存在一定的局限性，需要在今后的發(fā)展中結(jié)合實際逐步改進。紅外測溫必須和其他傳統(tǒng)方法相結(jié)合，通過安裝固定紅外檢測裝置和粘貼示溫片、目測相色漆和金屬顏色的變化、氣味的變化等測溫方法，加上其他傳統(tǒng)油色譜、介損試驗來綜合分析判斷監(jiān)視設(shè)備的運行狀況，開展預(yù)知的狀態(tài)檢修，建立完善的電氣設(shè)備紅外測溫技術(shù)管理制度，為開展電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修，提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行發(fā)揮重要作用。