國(guó)網(wǎng)宿州供電公司 曹飛翔/文

引 言

紅外診斷是一種對(duì)運(yùn)行中的電力設(shè)備進(jìn)行非接觸無(wú)損檢測(cè)和故障診斷方式，通過(guò)對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)大面積溫度分布場(chǎng)的掃描和局部缺陷的定點(diǎn)測(cè)溫，能夠及時(shí)而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和診斷運(yùn)行電力設(shè)備的事故隱患和故障先兆。電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)設(shè)備故障、異常，最初都伴隨著局部或整體的過(guò)熱或溫度分布相對(duì)異常，由于紅外測(cè)溫技術(shù)是對(duì)設(shè)備表面輻射的紅外光像進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測(cè)，不受電場(chǎng)干擾，具有直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高、快速、安全、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，能通過(guò)熱像分布判斷電力設(shè)備內(nèi)部缺陷部位，已成為設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的重要手段。

1 實(shí)例分析一

1.1 缺陷的發(fā)現(xiàn)及跟蹤監(jiān)測(cè)情況

5月31日，在迎峰度夏期間，試驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)220kV某變電站#1主變35kV C相套管整體性發(fā)熱，最高溫度點(diǎn)40.8℃，如圖1所示。根據(jù)圖譜初步分析發(fā)熱點(diǎn)很可能在導(dǎo)電桿下部，套管上部的溫度是由導(dǎo)電桿下部傳導(dǎo)而來(lái)。隨后，試驗(yàn)人員進(jìn)行了不間斷的紅外跟蹤檢測(cè)，截止到7月18日紅外線測(cè)試顯示溫度無(wú)明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。7月19日紅外線跟蹤測(cè)試發(fā)現(xiàn)，C相套管溫度有明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)，最高溫度達(dá)到62.9℃，如圖2所示。

同時(shí)于6月10日安排了化驗(yàn)人員對(duì)該臺(tái)主變?nèi)∮蜆?，進(jìn)行了色譜分析，分析數(shù)據(jù)合格，并與2010年5月13日油色譜分析數(shù)據(jù)比較，無(wú)異常變化，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

圖1 35kV C相套管紅外圖譜（5月31日）

圖2 35kV C相套管紅外圖譜（7月19日）

為進(jìn)一步判斷缺陷發(fā)展情況，7月20日化驗(yàn)專業(yè)人員進(jìn)行了該主變油色譜分析，數(shù)據(jù)如表2所示，發(fā)現(xiàn)變壓器油中甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)有較快增長(zhǎng)，故可以判斷為變壓器存在典型的內(nèi)部過(guò)熱性缺陷。

1.2 缺陷處理及診斷分析情況

8月31日，試驗(yàn)人員對(duì)該主變進(jìn)行了檢查性試驗(yàn)，絕緣、介損、泄漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格正常，但發(fā)現(xiàn)35kV繞組AC、BC相間直流電阻超標(biāo)，數(shù)據(jù)如表1所示，三相不平衡率為10.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)程要求。因此根據(jù)紅外圖譜及試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判斷，35kV C相套管導(dǎo)電桿下部連接處接觸不良，導(dǎo)致直流電阻增大。

在拆下該套管導(dǎo)電密封頭后，發(fā)現(xiàn)繞組接線連板、壓接螺帽、平墊片及引線和導(dǎo)電密封頭相互接觸的螺牙處已有放電和過(guò)熱燒損的痕跡。如圖3、圖4所示。用銼刀對(duì)燒傷處進(jìn)行了處理，用油砂紙對(duì)接線連板、壓接螺帽、平墊片及導(dǎo)電桿絲牙進(jìn)行了打磨處理，在接觸面上涂上導(dǎo)電膏，并在接線連板上部加裝定位螺帽，然后恢復(fù)安裝。

在套管解體后，對(duì)#1主變低壓側(cè)直阻進(jìn)行了分解試驗(yàn)，AB兩相測(cè)試鉗夾在各相導(dǎo)電桿上硬導(dǎo)線樁頭處，C相測(cè)試鉗夾在C相繞組軟連接處，即跨過(guò)導(dǎo)電桿，結(jié)果測(cè)試數(shù)據(jù)合格，由此判定問(wèn)題出在導(dǎo)電桿下部連接部位。隨后檢修人員對(duì)缺陷部位進(jìn)行了修復(fù)處理，組裝后再次測(cè)試，直流電阻數(shù)據(jù)合格。具體測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。

8月31日，缺陷處理前進(jìn)行了變壓器油色譜分析，從分析數(shù)據(jù)看，甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)較7月20日有緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，說(shuō)明缺陷有了進(jìn)一步增長(zhǎng)趨勢(shì)。處理后隨即對(duì)變壓器油進(jìn)行了簡(jiǎn)化、微水、色譜分析，各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格。具體數(shù)據(jù)如表2。

圖3 繞組接線連板發(fā)熱圖

圖4 平墊片燒傷圖

表1 直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)

技術(shù)人員分別于9月1日、9月3日，對(duì)該臺(tái)主變進(jìn)行了紅外跟蹤測(cè)試，3 5 k V C相套管溫度恢復(fù)正常。至此，該變電站220kV1#主變35kV C相導(dǎo)電桿重大發(fā)熱缺陷得以徹底消除，確保了電網(wǎng)主設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.3 原因分析

該套管型號(hào)為BFW-35/1250-4F，繞組接線連板與導(dǎo)電桿為穿纜式螺帽壓接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的繞組接線連板設(shè)計(jì)上存在缺陷，下部有兩個(gè)螺帽，一個(gè)壓接螺帽，一個(gè)定位螺帽，而上部只有一個(gè)螺帽，沒(méi)有定位螺帽，壓接不可靠。此類套管導(dǎo)電桿上部雖然有固定銷槽，但間隙太大，在拆接線及套管檢修時(shí)，導(dǎo)電桿仍然跟著左右轉(zhuǎn)動(dòng)易導(dǎo)致壓接螺帽松動(dòng)，引起發(fā)熱現(xiàn)象發(fā)生。這次故障的原因是在變壓器運(yùn)行過(guò)程中，變壓器的振動(dòng)使螺紋之間的靜摩擦力減小，由于沒(méi)有定位螺母和定位銷的固定，繞組引線接頭的扭矩逐漸釋放，即引線產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，于是螺紋連接的壓力減小，接觸電阻增大，因此必然產(chǎn)生熱故障。

表2 1號(hào)主變油中色譜分析數(shù)據(jù)

1.4 建議及整改措施

圖5 #2主變35kV側(cè)引線避雷器紅外圖譜

1.4.1 積極利用設(shè)備特巡紅外測(cè)溫，對(duì)此類結(jié)構(gòu)的套管排查，并列入停電計(jì)劃進(jìn)行檢查檢修。

1.4.2 對(duì)排查有問(wèn)題的套管進(jìn)行技術(shù)改造，改成連接可靠的板式結(jié)構(gòu)。

1.4.3 積極與制造廠家交流溝通，反映此類套管的結(jié)構(gòu)缺陷，進(jìn)行完善化改造，從根本上解決此類問(wèn)題的發(fā)生。

2 實(shí)例分析二

2.1 缺陷的發(fā)現(xiàn)及跟蹤監(jiān)測(cè)情況

8月12日，試驗(yàn)人員在對(duì)220kV某電站進(jìn)行紅外檢測(cè)工作時(shí)，反復(fù)測(cè)試發(fā)現(xiàn)#2主變35kV側(cè)A相引線避雷器溫度異常，同等部位，A相避雷器與C相避雷器相差3.5℃，如圖5所示。該避雷器的型號(hào)：YH5Wz-51/134W，廠家：西安電瓷研究所，出廠時(shí)間：2009-04-01，投運(yùn)時(shí)間：2010-12-20，金屬氧化物避雷器。

2.2 缺陷處理及診斷分析情況

參照《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》DL/T664-2008附錄B電壓致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)表B.1電壓致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)：設(shè)備類別和部位為35kV氧化鋅避雷器本體的熱像特征為正常為整體輕微發(fā)熱，較熱點(diǎn)一般在靠近上部且不均勻，多節(jié)組合從上到下各節(jié)溫度遞減，引起整體發(fā)熱或局部發(fā)熱為異常；故障特征為閥片受潮或老化；溫差為0.5-1K。診斷此設(shè)備發(fā)熱屬于嚴(yán)重缺陷。

隨后立即將紅外線檢測(cè)結(jié)果向上級(jí)部門報(bào)告，并于2015年8月19日，公司安排停電對(duì)隴海變電站#2主變35kV側(cè)三相引線避雷器進(jìn)行更換，并對(duì)原來(lái)有缺陷的避雷器進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明A相避雷器嚴(yán)重受潮老化。隨即，對(duì)A相避雷器進(jìn)行了解體，解體情況如圖6-8所示。

2.3 原因分析

該避雷器解剖后氧化鋅閥片表面存在的白色粉末狀物質(zhì)應(yīng)是閥片進(jìn)水受潮后發(fā)熱產(chǎn)生的遺留物，受潮造成避雷器絕緣水平下降，使泄漏電流增大；當(dāng)內(nèi)部不能保持足夠干燥時(shí)加速閥片老化，在頂部彈簧及每節(jié)閥片的壓接處，發(fā)現(xiàn)有金屬銹蝕痕跡，說(shuō)明避雷器內(nèi)部閥片發(fā)生一定程度氧化。

表3 2號(hào)主變35kV側(cè)引線避雷器試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

圖6 解體后避雷器閥片

圖7 頂部彈簧

圖8 第一片閥片

2.4 建議及整改措施

2.4.1 由于氧化鋅避雷器的密封性是由制造廠工藝控制，質(zhì)保體系保證的，現(xiàn)場(chǎng)安裝檢修人員無(wú)法判斷，這就需要制造廠提高制造工藝，嚴(yán)把出廠質(zhì)檢關(guān)。

2.4.2 技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)巡視，按照運(yùn)行要求，對(duì)泄漏表指示異常的避雷器，應(yīng)及時(shí)通知檢修人員進(jìn)行帶電測(cè)試，通過(guò)帶電測(cè)試來(lái)判斷避雷器是否正常運(yùn)行。

2.4.3 在對(duì)避雷器的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以利用紅外測(cè)溫儀對(duì)運(yùn)行中的各型避雷器表面各部分的溫度進(jìn)行相互比較，若發(fā)現(xiàn)避雷器各個(gè)部件的溫度出現(xiàn)不正常的發(fā)熱程度，就可以判定其避雷器存在不正常的不熱特點(diǎn)以及受潮缺陷。技術(shù)人員應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)或者試驗(yàn)，以保證避雷器的正常運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，紅外測(cè)溫診斷技術(shù)作為一種檢測(cè)電力設(shè)備熱缺陷的先進(jìn)測(cè)溫技術(shù)，能通過(guò)熱像分布判斷電力設(shè)備內(nèi)部缺陷部位，已成為設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的重要手段。

但由于紅外線的穿透能力較弱，而且不同材料、氣溫等環(huán)境因素對(duì)輻射率的影響也比較大，紅外測(cè)溫對(duì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電回路外部發(fā)熱缺陷十分直觀有效且判斷準(zhǔn)確成熟，對(duì)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣整體受潮、老化、介損偏大、內(nèi)部連接件接觸不良及其他內(nèi)部缺陷，較難準(zhǔn)確分析判斷，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)內(nèi)部缺陷易被忽視。

運(yùn)行中要加強(qiáng)巡視，并嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定檢測(cè)周期對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)采用多種手段進(jìn)行綜合分析。技術(shù)人員不斷的積累測(cè)試經(jīng)驗(yàn)、提高分析能力，結(jié)合試驗(yàn)、化驗(yàn)等診斷方法來(lái)分析設(shè)備缺陷故障，保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。