紅外成像技術(shù)在變電所的應(yīng)用

紅外成像技術(shù)在變電所的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代電力工業(yè)向著高電壓等級(jí)，超大容量的發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)安全可靠運(yùn)行提出了越來越高的要求。因此電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的在線檢測(cè)和故障診斷，對(duì)提高設(shè)備可靠性、經(jīng)濟(jì)性運(yùn)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(shè)備，在不停電的情況下進(jìn)行電氣設(shè)備絕緣故障檢測(cè)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(yīng)用

　　自1999年以來，我局13座變電所利用紅外成像技術(shù)進(jìn)行絕緣檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了大量的電氣設(shè)備缺陷，主要的電氣設(shè)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(yīng)用，不僅替代了母線零值絕緣子串的帶電檢測(cè)，還可對(duì)避雷器進(jìn)行在線檢測(cè)。

　　(1)　在隔離開關(guān)中的應(yīng)用。

　　一次在對(duì)阜城變進(jìn)行紅外成像時(shí)，發(fā)現(xiàn)1102隔離開關(guān)A相觸頭轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》中相對(duì)溫差的計(jì)算公式計(jì)算后，其相對(duì)溫差為61%。按《導(dǎo)則》要求相對(duì)溫差不大于80%為一般缺陷，可以繼續(xù)運(yùn)行，后經(jīng)停電檢查發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)動(dòng)球頭內(nèi)彈簧(共有8個(gè))只剩兩個(gè)完好，其余全部燒壞，更換處理后測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，避免了設(shè)備事故的發(fā)生。

　　(2)　在多油斷路器中的應(yīng)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(jìn)行了試驗(yàn)，其接觸電阻高達(dá)9.15mΩ，為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的幾十倍，落下油箱后檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電桿發(fā)黑，導(dǎo)電桿與鋁梁螺紋連接已部分燒熔。由以上實(shí)例可以看出，定期進(jìn)行紅外成像技術(shù)檢測(cè)高壓斷路器及其連接板接頭，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除設(shè)備隱患，避免異常事故的發(fā)生，為斷路器實(shí)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(yīng)用。1999年9月4日在對(duì)早勝變進(jìn)行紅外成像測(cè)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(duì)溫升達(dá)1.6K，而該耦合電容器型號(hào)是 ，根據(jù)《導(dǎo)則》要求該型號(hào)耦合電容器的相對(duì)溫升不大于1.5K，屬重大缺陷，于次日停電進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)，介損為0.4%(規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.2%)其介損值超標(biāo)，已不能使用。另外紅外成像測(cè)溫對(duì)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(cè)絕緣其值為16MΩ；二是末屏連接螺絲松動(dòng)，例如另一站1111A相末屏發(fā)熱，測(cè)量絕緣電阻其值符合標(biāo)準(zhǔn)，而其連接螺絲松動(dòng)，緊固后測(cè)溫正常。

　　(4)　在電抗器高壓套管中的應(yīng)用。在對(duì)西峰330kV變電所進(jìn)行紅外線成像普測(cè)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(diǎn)溫度32.9℃，正常相5.8℃，環(huán)境參照體溫度-10℃，相對(duì)溫差高達(dá)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(shè)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(bǔ)償電流大，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理就會(huì)產(chǎn)生絕緣擊穿事故。后經(jīng)跟蹤檢測(cè)數(shù)十次，溫度有上升趨勢(shì)，停電處理檢查是內(nèi)部連接焊接不良。經(jīng)處理后復(fù)測(cè)溫度正常。

　　(5)　在高壓電纜中的應(yīng)用。紅外成像技術(shù)檢測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)其電纜三叉頭溫度達(dá)147℃，《導(dǎo)則》規(guī)定該類型的電纜運(yùn)行時(shí)溫度不大于90℃，屬緊急缺陷。停電試驗(yàn)其泄漏電流為120μA，大于標(biāo)準(zhǔn)50μA，重做電纜頭后，測(cè)溫正常。

2　需繼續(xù)探索的課題

　　紅外成像技術(shù)對(duì)我局屬各變電所電氣設(shè)備的檢測(cè)應(yīng)用雖已十分廣泛，但在以下幾個(gè)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(yīng)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(cè)，雖整體溫度較高，但無明顯的局部發(fā)熱圖譜。因此，對(duì)檢測(cè)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(duì)于電壓、電流混合致熱型電氣設(shè)備(如套管)的故障性質(zhì)還不能準(zhǔn)確的定性，加之目前還不能完全排除各種干擾因素對(duì)紅外成像檢測(cè)結(jié)果的影響，所以在這方面仍需繼續(xù)探索溫度計(jì)·溫濕度計(jì)記錄儀·紅外測(cè)溫儀/測(cè)溫儀·照度計(jì)·噪音計(jì)聲級(jí)計(jì)·風(fēng)速計(jì)。

3　經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)

　　由于電力設(shè)備的多樣性，經(jīng)過實(shí)踐，對(duì)斷路器和隔離開關(guān)的接頭發(fā)熱等應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，雖然紅外成像測(cè)溫能對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)帶電檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)試驗(yàn)手段所不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障。但就目前紅外成像檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的水平來看，還不能對(duì)所有設(shè)備的內(nèi)部故障做出準(zhǔn)確判斷。因此對(duì)于內(nèi)部故障的檢測(cè)應(yīng)將常規(guī)試驗(yàn)手段和紅外成像檢測(cè)手段有機(jī)結(jié)合，才能互補(bǔ)。

　　總之，我們?cè)?A href="fenleiview.asp?lx=small&anid=75&nid=779">紅外成像測(cè)溫時(shí)應(yīng)該從一些不太明顯的表面現(xiàn)象上仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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(shí)才能進(jìn)行比較，我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)問題時(shí)不僅要按照《導(dǎo)則》的要求進(jìn)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。