紅外成像技術(shù)在變電所的應用

紅外成像技術(shù)在變電所的應用

隨著現(xiàn)代電力工業(yè)向著高電壓等級，超大容量的發(fā)展，電力系統(tǒng)對安全可靠運行提出了越來越高的要求。因此電氣設備運行狀態(tài)的在線檢測和故障診斷，對提高設備可靠性、經(jīng)濟性運行，降低維修成本，都有很重要的意義。紅外成像技術(shù)是不接觸電氣設備，在不停電的情況下進行電氣設備絕緣故障檢測和診斷的現(xiàn)代化手段。

1　紅外成像技術(shù)在變電所中的應用

　　自1999年以來，我局13座變電所利用紅外成像技術(shù)進行絕緣檢測，發(fā)現(xiàn)了大量的電氣設備缺陷，主要的電氣設備缺陷類型有：隔離開關(guān)接頭和頂帽發(fā)熱，多油斷路器油箱內(nèi)部發(fā)熱，耦合電容器整體和末屏發(fā)熱，變壓器和電抗器高壓套管內(nèi)連接發(fā)熱，高壓電纜接頭發(fā)熱等。另外紅外成像技術(shù)的應用，不僅替代了母線零值絕緣子串的帶電檢測，還可對避雷器進行在線檢測。

　　(1)　在隔離開關(guān)中的應用。

　　一次在對阜城變進行紅外成像時，發(fā)現(xiàn)1102隔離開關(guān)A相觸頭轉(zhuǎn)動球頭發(fā)熱，溫度為26.7℃，而另兩相的溫度為13.5℃，依照《帶電設備紅外診斷技術(shù)應用導則》中相對溫差的計算公式計算后，其相對溫差為61%。按《導則》要求相對溫差不大于80%為一般缺陷，可以繼續(xù)運行，后經(jīng)停電檢查發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)動球頭內(nèi)彈簧(共有8個)只剩兩個完好，其余全部燒壞，更換處理后測溫正常。另外還發(fā)現(xiàn)過隔離開關(guān)刀口及接頭發(fā)熱的重大缺陷多起，由于及時發(fā)現(xiàn)并處理，避免了設備事故的發(fā)生。

　　(2)　在多油斷路器中的應用。2000年8月發(fā)現(xiàn)某變電所3501斷路器C相油箱內(nèi)部發(fā)熱，溫度自上而下呈階梯分布，故障相油箱表面溫度39℃，正常相油箱表面溫度25℃，環(huán)溫20℃，溫差14K，熱像圖譜十分明顯。判斷為多油斷路器內(nèi)部故障，屬緊急缺陷。于次日停電進行了試驗，其接觸電阻高達9.15mΩ，為標準規(guī)定值的幾十倍，落下油箱后檢查，發(fā)現(xiàn)導電桿發(fā)黑，導電桿與鋁梁螺紋連接已部分燒熔。由以上實例可以看出，定期進行紅外成像技術(shù)檢測高壓斷路器及其連接板接頭，可及時發(fā)現(xiàn)并消除設備隱患，避免異常事故的發(fā)生，為斷路器實行狀態(tài)化檢修提供有力的依據(jù)。

　　(3)　在耦合電容器中的應用。1999年9月4日在對早勝變進行紅外成像測溫過程中，發(fā)現(xiàn)1112早西線A相耦合電容器整體發(fā)熱，該相溫度為19℃，正常相溫度為17.4℃，與正常相B相比較相對溫升達1.6K，而該耦合電容器型號是 ，根據(jù)《導則》要求該型號耦合電容器的相對溫升不大于1.5K，屬重大缺陷，于次日停電進行常規(guī)試驗，介損為0.4%(規(guī)程標準為不大于0.2%)其介損值超標，已不能使用。另外紅外成像測溫對發(fā)現(xiàn)耦合電容器末屏發(fā)熱極其有效，而末屏發(fā)熱有兩種可能，一是末屏絕緣降低，例如發(fā)現(xiàn)某變電所1114A相耦合電容器末屏發(fā)熱，后測絕緣其值為16MΩ；二是末屏連接螺絲松動，例如另一站1111A相末屏發(fā)熱，測量絕緣電阻其值符合標準，而其連接螺絲松動，緊固后測溫正常。

　　(4)　在電抗器高壓套管中的應用。在對西峰330kV變電所進行紅外線成像普測過程中，發(fā)現(xiàn)330kV 3#電抗器A相110kV高壓套管將軍帽發(fā)熱，故障點溫度32.9℃，正常相5.8℃，環(huán)境參照體溫度-10℃，相對溫差高達78.4%，熱像圖譜較為明顯。判斷為高壓套管內(nèi)連接接觸不良所致，屬重大設備故障，因長期內(nèi)部過熱，使絕緣介質(zhì)極化，加之330kV電抗器系統(tǒng)補償電流大，如不及時發(fā)現(xiàn)處理就會產(chǎn)生絕緣擊穿事故。后經(jīng)跟蹤檢測數(shù)十次，溫度有上升趨勢，停電處理檢查是內(nèi)部連接焊接不良。經(jīng)處理后復測溫度正常。

　　(5)　在高壓電纜中的應用。紅外成像技術(shù)檢測電纜接頭發(fā)熱是比較行之有效。某變電所10kV橡塑電纜，紅外成像時發(fā)現(xiàn)其電纜三叉頭溫度達147℃，《導則》規(guī)定該類型的電纜運行時溫度不大于90℃，屬緊急缺陷。停電試驗其泄漏電流為120μA，大于標準50μA，重做電纜頭后，測溫正常。

2　需繼續(xù)探索的課題

　　紅外成像技術(shù)對我局屬各變電所電氣設備的檢測應用雖已十分廣泛，但在以下幾個方面需探索：

　　(1)　理論上講變壓器和電抗器鐵芯漏磁將產(chǎn)生發(fā)熱，應有明顯的局部發(fā)熱，而我局330kV電抗器內(nèi)部長期過熱，經(jīng)多次紅外成像檢測，雖整體溫度較高，但無明顯的局部發(fā)熱圖譜。因此，對檢測變壓器和電抗器內(nèi)部磁滯渦流發(fā)熱方面仍在積極探索中。

　　(2)　對于電壓、電流混合致熱型電氣設備(如套管)的故障性質(zhì)還不能準確的定性，加之目前還不能完全排除各種干擾因素對紅外成像檢測結(jié)果的影響，所以在這方面仍需繼續(xù)探索溫度計·溫濕度計記錄儀·紅外測溫儀/測溫儀·照度計·噪音計聲級計·風速計。

3　經(jīng)驗與體會

　　由于電力設備的多樣性，經(jīng)過實踐，對斷路器和隔離開關(guān)的接頭發(fā)熱等應進行重點檢查，雖然紅外成像測溫能對電氣設備進行實時帶電檢測，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)試驗手段所不能發(fā)現(xiàn)的設備故障。但就目前紅外成像檢測技術(shù)發(fā)展的水平來看，還不能對所有設備的內(nèi)部故障做出準確判斷。因此對于內(nèi)部故障的檢測應將常規(guī)試驗手段和紅外成像檢測手段有機結(jié)合，才能互補。

　　總之，我們在紅外成像測溫時應該從一些不太明顯的表面現(xiàn)象上仔細分析，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，總結(jié)經(jīng)驗，積累一些典型的溫度數(shù)據(jù)和熱圖譜，這樣在發(fā)現(xiàn)異常時才能進行比較，我們在發(fā)現(xiàn)問題時不僅要按照《導則》的要求進行定性，而且要通過一些手段和方法找出發(fā)熱的成因，具體問題具體分析。