王 晨，陶加貴，施景壘，肖 雷

(江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院，江蘇南京211103)

任何溫度高于絕對(duì)零度（-273℃）的物體都會(huì)發(fā)出紅外線，又稱紅外輻射。物質(zhì)發(fā)射出的紅外線反應(yīng)在物體表面的溫度場(chǎng)即“紅外熱像”。紅外測(cè)溫儀通過(guò)吸收紅外輻射能量，檢測(cè)設(shè)備表面的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而判別設(shè)備的發(fā)熱情況[1]。在目前帶電檢測(cè)中利用紅外測(cè)溫技術(shù)發(fā)現(xiàn)的缺陷數(shù)量占總?cè)毕輸?shù)的近九成。然而目前對(duì)于已發(fā)現(xiàn)的缺陷，普遍未能實(shí)現(xiàn)缺陷的閉環(huán)管理，即設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)、上報(bào)、跟蹤、處理、驗(yàn)收、總結(jié)，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程閉環(huán)管理。缺陷閉環(huán)管理使設(shè)備缺陷從發(fā)現(xiàn)到處理，重新投入使用，形成一個(gè)閉環(huán)反饋的全過(guò)程管理。加強(qiáng)對(duì)設(shè)備缺陷監(jiān)督和管理，并督促設(shè)備缺陷的處理和消除，提高設(shè)備的健康水平，確保輸變配電設(shè)備及系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

1 發(fā)熱缺陷概況

2014年江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院在帶電檢測(cè)中利用紅外測(cè)溫技術(shù)發(fā)現(xiàn)大量缺陷，對(duì)發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重及以上缺陷（嚴(yán)重缺陷、危急缺陷），按照缺陷原因、類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1所示。

圖1 嚴(yán)重及以上缺陷發(fā)熱原因占比

經(jīng)對(duì)2014年紅外發(fā)熱缺陷的統(tǒng)計(jì)分析，設(shè)備發(fā)熱的原因：（1）一次設(shè)備接頭連接不良或螺栓緊固不良。如隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、母線（軟連接）、斷路器、電流互感器等設(shè)備與連接接頭處發(fā)熱，此類故障占發(fā)熱總故障的85.51%。（2）隔離刀閘刀口壓接或接觸不良導(dǎo)致接觸電阻增加。此類故障占發(fā)熱總故障的4.35%。（3）電纜制作工藝不良或者應(yīng)力錐老化導(dǎo)致發(fā)熱，此類故障占發(fā)熱總故障的4.35%。（4）穿墻套管2起紅外發(fā)熱，可能為絕緣老化導(dǎo)致的局部放電引起。（5）干式低抗發(fā)熱2起分部為電磁感應(yīng)偏大和過(guò)負(fù)荷引起。

由上分析得出，接觸電阻增大已成缺陷發(fā)熱主要原因，此原因引起的缺陷占發(fā)熱缺陷總數(shù)的89.86%。

而接觸電阻偏大，主要是由于電氣部件接觸不良，致使導(dǎo)電回路電流密度分布不均引起。按照設(shè)備結(jié)構(gòu)、安裝工藝、環(huán)境等因素可以分為幾種：（1）導(dǎo)電回路連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。（2）安裝施工不嚴(yán)格，不符合工藝要求。如連接件的電接觸表面未除凈氧化層及其它污染物，焊接質(zhì)量差，緊固螺母未擰到位，未加裝彈簧墊圈，因長(zhǎng)期運(yùn)行引起彈簧老化，或因連接件內(nèi)被連接的導(dǎo)線不等徑等。（3）導(dǎo)線在風(fēng)力舞動(dòng)下或外界引起的振動(dòng)等機(jī)械力作用下，以及導(dǎo)線周期性加載及環(huán)境溫度周期性變化，也會(huì)使連接部位周期性冷縮熱脹，導(dǎo)致連接松弛。（4）長(zhǎng)期裸露在大氣環(huán)境中，受雨、雪、霧、有害氣體及腐蝕性塵埃的污染和侵蝕，造成接頭處接觸的表面氧化。（5）電氣設(shè)備內(nèi)部觸頭表面氧化，多次分合后在觸頭間存在有機(jī)物或碳化物，觸頭彈簧斷裂或退火老化，因觸頭調(diào)整不當(dāng)或分合時(shí)電弧的電腐蝕與等離子蒸汽對(duì)觸頭的磨損及燒蝕，造成觸頭有效面積減小等。

2 案例分析

缺陷閉環(huán)管理是要求全面掌握設(shè)備的健康狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，認(rèn)真分析產(chǎn)生缺陷的原因，分清設(shè)備缺陷的嚴(yán)重程度，進(jìn)行報(bào)告、登記、統(tǒng)計(jì)分析，分別進(jìn)行處理，努力做到防范于未然。檢測(cè)人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷、隱患、故障或其它異常情況時(shí)，無(wú)論消除與否，均需做好詳細(xì)記錄，并向有關(guān)人員匯報(bào)。報(bào)告設(shè)備缺陷時(shí)，應(yīng)詳細(xì)、準(zhǔn)確，不能含糊其詞。包括設(shè)備的名稱及編號(hào)、設(shè)備型號(hào)、生產(chǎn)廠家、投行時(shí)間，設(shè)備缺陷部位、缺陷內(nèi)容、造成的影響及可能的后果，設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)的時(shí)間、檢查處理情況，以及對(duì)缺陷定級(jí)。并在消缺前后，及時(shí)跟蹤設(shè)備運(yùn)行情況。檢修人員在消缺時(shí)，需結(jié)合檢測(cè)報(bào)告確定缺陷具體位置，做到精確消缺。消缺后，需完成必要的試驗(yàn)，驗(yàn)收通過(guò)后方可投運(yùn)。

2.1 案例1（未緊固螺栓發(fā)熱）

（1）案例情況。2014年8月在帶電檢測(cè)工作中，發(fā)現(xiàn)某500 kV變電站1號(hào)主變2601斷路器B相接頭發(fā)熱，接頭處溫度為64.6℃，其余兩相溫度分別為34.2℃，34.1℃，環(huán)境參照溫度為25℃，負(fù)荷電流為434 A。隨即通知運(yùn)行人員根據(jù)負(fù)荷變化加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，結(jié)合停電計(jì)劃進(jìn)行處理。進(jìn)入秋季后隨負(fù)荷下降，熱點(diǎn)溫度逐步降底。2014年11月12日停電檢查后發(fā)現(xiàn)，是因螺栓緊固不良導(dǎo)致的接觸電阻增大，隨即對(duì)接頭進(jìn)行處理、消缺。

（2）測(cè)試所用紅外儀信息如表1所示。

表1 紅外攝像機(jī)信息

2601開(kāi)關(guān)斷路器接頭B相熱像圖如圖2所示。圖中最高溫度為64.6℃。2601開(kāi)關(guān)斷路器接頭A相、C相熱像圖如圖3所示，兩相溫度分別為34.2℃，34.1℃，環(huán)境參照溫度為25℃。

圖2 2601斷路器接頭B相熱像圖

圖3 2601斷路器接頭A相及C相熱像圖

根據(jù)公式：

計(jì)算得出相對(duì)溫差值為77.0%。熱像圖顯示發(fā)熱缺陷點(diǎn)屬于金屬部件與金屬部件的連接，根據(jù)DLT 664—2008電流致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)：溫差不超過(guò)15K或未達(dá)到嚴(yán)重缺陷要求的為一般熱缺陷；熱點(diǎn)溫度＞80℃或δ≥80%為嚴(yán)重?zé)崛毕?；熱點(diǎn)溫度＞130℃或δ≥95%為危急缺陷[2]。其診斷結(jié)果為一般缺陷，并根據(jù)要求將缺陷記錄在案，注意觀察其缺陷的發(fā)展，利用停電機(jī)會(huì)檢修，有計(jì)劃地安排試驗(yàn)檢修消除缺陷。

（3）現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合紅外圖譜判定發(fā)熱點(diǎn)如圖4所示，中間大圈內(nèi)2顆螺栓，檢修人員登高檢查后發(fā)現(xiàn)中間小圈內(nèi)螺栓明顯松動(dòng)。

圖4 缺陷發(fā)熱點(diǎn)可見(jiàn)光圖片

隨后檢修人員按圖5所示接線，使用回路電阻儀測(cè)試缺陷位置電阻，試結(jié)果為114.5μΩ?；芈冯娮鑳x信息如表2所示。

圖5 回路電阻測(cè)試接線

表2 回路電阻儀信息

回路電阻測(cè)試完成后檢修人員拆卸接頭，精細(xì)處理接觸面。先用150目細(xì)砂紙去除殘留導(dǎo)電膏，再用無(wú)水酒精擦拭接觸面，確保表面清潔。然后用刀口尺和塞尺測(cè)量平面度后，均勻薄涂導(dǎo)電膏，控制涂抹劑量，用不銹鋼尺刮平，再用百潔布擦拭干凈，使接線板表面形成一薄層導(dǎo)電膏。接著對(duì)角預(yù)緊螺栓、再用規(guī)定力矩?cái)Q緊，保證接線板受力均勻，并用記號(hào)筆做標(biāo)記。復(fù)測(cè)回路電阻為37.1μΩ，數(shù)值較處理前大幅降低。

分析認(rèn)為，此缺陷是由于安裝時(shí)的疏忽，造成接頭處接觸電阻增大，繼而引起的發(fā)熱。

2.2 案例2（已緊固螺絲發(fā)熱）

（1）案例情況。2014年8月在帶電檢測(cè)工作中，發(fā)現(xiàn)某500 kV變電站35 kVⅠ母A相軟連接處發(fā)熱溫度為135℃，其余兩相溫度分別為42.3℃，40.4℃，環(huán)境參照溫度為25℃，負(fù)荷電流約為4000A。通知運(yùn)行人員后得知，由于該母線緊連主變，正值夏季負(fù)荷高峰期，無(wú)法立即停主變進(jìn)行處理。隨機(jī)上報(bào)調(diào)度申請(qǐng)改變運(yùn)行方式，1組電抗器退出運(yùn)行，使該母線由帶4組電抗器運(yùn)行轉(zhuǎn)為帶3組電抗器運(yùn)行，此時(shí)母線電流降為3000 A。在此期間運(yùn)行人員跟蹤測(cè)溫結(jié)果保持在80～90℃。進(jìn)入秋季后母線轉(zhuǎn)為帶2組電抗器運(yùn)行，電流為約2000 A，電科院秋季帶電檢測(cè)結(jié)果為46℃。如表3所示。

表3 連續(xù)紅外跟蹤測(cè)溫情況

2014年11月停電檢查后發(fā)現(xiàn)，是因螺栓沒(méi)有緊固，引起的接觸電阻增大，隨即對(duì)接頭進(jìn)行處理、消缺。

（2）A相軟連接處熱像圖如圖6所示。圖中最高溫度為135℃。

圖6 Ⅰ母A相軟連接處熱像圖

Ⅰ母B相、C相軟連接處熱像圖如圖7所示。兩相溫度分別為42.3℃，40.4℃，環(huán)境參照溫度為25℃。根據(jù)公式（1）計(jì)算得出相對(duì)溫差值為86.0%。熱像圖顯示發(fā)熱缺陷點(diǎn)屬于金屬部件與金屬部件的連接，根據(jù)DLT 664—2008電流致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)：溫差不超過(guò)15 K或未達(dá)到嚴(yán)重缺陷要求的為一般熱缺陷；熱點(diǎn)溫度＞80℃或δ≥80%為嚴(yán)重?zé)崛毕?；熱點(diǎn)溫度＞130℃或δ≥95%為危急缺陷。診斷結(jié)果為危急缺陷，應(yīng)立即降低負(fù)荷電流或立即消缺。

（3）缺陷發(fā)熱點(diǎn)可見(jiàn)光圖片如圖8所示。

圖7 Ⅰ母B相及C相軟連接處熱像圖

圖8 缺陷發(fā)熱點(diǎn)可見(jiàn)光圖片

現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合紅外圖譜判定，發(fā)熱點(diǎn)在圖3紅圈內(nèi)2顆螺栓，懷疑為螺栓松動(dòng)，檢修人員登高檢查后發(fā)現(xiàn)紅圈內(nèi)所有螺栓都已正常擰緊，無(wú)異常。隨后要求檢修人員檢查另一側(cè)螺栓，發(fā)現(xiàn)圖9所示圈內(nèi)螺栓沒(méi)有擰緊。也就是電流基本流過(guò)另一側(cè)緊固的螺栓，導(dǎo)致其溫度過(guò)高。檢修人員使用回路電阻儀測(cè)試缺陷位置電阻，結(jié)果為91.4μΩ。隨后檢修人員進(jìn)行消缺處理，完成后復(fù)測(cè)回路電阻為8.0μΩ，較缺陷處理前亦有大幅降低。分析認(rèn)為，此缺陷是由于安裝時(shí)的疏忽，造成該側(cè)螺栓未緊固，電流主要經(jīng)對(duì)側(cè)螺栓通過(guò)，而引起的發(fā)熱。

圖9 未擰緊螺栓可見(jiàn)光圖片

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）對(duì)于安裝施工不合格、不符合工藝要求的設(shè)備，如螺栓緊固不到位、未擰緊、未加彈簧墊、連接件焊接工藝差，通過(guò)紅外精確測(cè)溫，一目了然。因此在設(shè)備運(yùn)行期間要充分利用紅外檢測(cè)技術(shù)將其發(fā)現(xiàn)，并盡快處理。

（2）除了迎峰度夏、度冬前、周期性紅外精確測(cè)溫外，可以在設(shè)備周期修試前、重要設(shè)備間隔停電前進(jìn)行紅外測(cè)溫工作，以有效指導(dǎo)設(shè)備檢修，提高檢修工作效率和質(zhì)量。

（3）發(fā)現(xiàn)缺陷后，應(yīng)認(rèn)真分析產(chǎn)生缺陷的原因，分清設(shè)備缺陷的嚴(yán)重程度，及時(shí)制定應(yīng)對(duì)措施。消缺前后，需按規(guī)定周期跟蹤檢測(cè)，掌握設(shè)備情況。

[1]羅軍川.電氣設(shè)備紅外診斷實(shí)用教程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2012：1-5.

[2]DL/T 664—2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].

[3]成 強(qiáng)，王 勇.紅外診斷技術(shù)在變電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[J].江蘇電機(jī)工程， 2008，27（1）：15-17.