山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院　胡世杰　孔凡超國家電網(wǎng)濟(jì)南市供電公司　張燦華

?

基于紅外測溫的電力設(shè)備故障分析

山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院胡世杰孔凡超
國家電網(wǎng)濟(jì)南市供電公司張燦華

介紹了紅外檢測技術(shù)的基本原理以及在變電設(shè)備缺陷分析中的應(yīng)用。以隔離開關(guān)、避雷器為例分析了典型的設(shè)備發(fā)熱故障的原因，總結(jié)了變電運(yùn)維中得出的關(guān)于設(shè)備發(fā)熱的實踐經(jīng)驗，為更好地保障設(shè)備運(yùn)行提出了合理化建議，以求得從根本上減少設(shè)備的發(fā)熱缺陷，對今后的變電運(yùn)維工作有一定的參考價值，對于電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行有著重要意義。

紅外；變電站；電氣設(shè)備；帶電檢測；設(shè)備發(fā)熱

1　什么是紅外診斷技術(shù)

電力設(shè)備在運(yùn)行時通常會伴隨著升溫發(fā)熱，而發(fā)熱的程度會直接反映出設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，因此對電力設(shè)備的溫度檢測是狀態(tài)評估中必不可少的一項工作。紅外診斷技術(shù)的基本原理是，在設(shè)備正常運(yùn)行時，在遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不取樣和不解體的情況下，通過紅外探測設(shè)備，獲取設(shè)備內(nèi)外部的的熱量分布狀況，然后通過適當(dāng)?shù)呐袚?jù)對熱量分布狀況進(jìn)行分析，從而確定設(shè)備故障的位置、嚴(yán)重程度等信息。當(dāng)前，對變電設(shè)備發(fā)熱缺陷的發(fā)現(xiàn)以紅外檢測和帶電測試（超高頻和超聲局放測試）為主，以傳統(tǒng)的外觀檢查、夜間巡視、參考冰雪融化情況等方式為輔，最大程度的保障了電網(wǎng)的安全運(yùn)行，也減少了電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)的成本。

2　濟(jì)南供電公司的紅外診斷工作

濟(jì)南電網(wǎng)是山東電網(wǎng)的重要樞紐骨干。截至2015年10月，濟(jì)南市供電公司管轄有500千伏變電站六座，220千伏變電站28座，110千伏變電站83座，35千伏及以上變電站313座，變電容量2500.4萬千伏安。對變電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)是保障濟(jì)南電網(wǎng)正常運(yùn)行的極為重要的一環(huán)。

自濟(jì)南供電公司開展紅外測溫工作以來，變電運(yùn)維人員中多次檢測出了電力設(shè)備的安全隱患，尤其發(fā)現(xiàn)了許多常規(guī)方法無法檢測的故障，避免了電網(wǎng)重大事故的發(fā)生，保障了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。公司始終堅持把正常運(yùn)行變電設(shè)備的檢測和高溫高負(fù)荷等情況下的特殊巡測相結(jié)合，一般330kV及以上變電站的紅外檢測每兩周進(jìn)行一次，220kV變電站每月一次，110kV及以下變電站每季度一次，對于重載線路、老舊設(shè)備會適當(dāng)增加檢測次數(shù)。在出現(xiàn)惡劣天氣、高峰負(fù)荷和有重要保電任務(wù)時，也會相應(yīng)進(jìn)行特殊巡視。新投運(yùn)的設(shè)備、經(jīng)過大修或改建的設(shè)備會在投運(yùn)后的一個月內(nèi)進(jìn)行檢測，以確保電力設(shè)備安全隱患的提早發(fā)現(xiàn)。此外，部分變電站還配置了智能機(jī)器人巡檢系統(tǒng)，在保障檢測質(zhì)量的同時極大地減輕了班組人員的巡視負(fù)擔(dān)。

3　現(xiàn)場發(fā)熱缺陷分析

3.1避雷器

避雷器是用來限制雷擊過電壓的重要電氣設(shè)備，在發(fā)生雷擊時，它通過利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，使得電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，以達(dá)到保護(hù)的效果。2015年11月27日某供電公司對全站220KV、110KV設(shè)備進(jìn)行紅外測溫時，發(fā)現(xiàn)除某220KV線路B相避雷器外，其它設(shè)備均無異常。環(huán)境溫度為-5度，光團(tuán)位置溫度為9度，鄰相相同位置溫度為5度，根據(jù)《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》DL/T664-2008的規(guī)定，（10-60kV）氧化鋅避雷器的溫差為0.5-1K，在線檢測儀指示正常，2016.1.27再次對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行紅外測試和帶電測試，結(jié)合前次發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行重點(diǎn)測試。環(huán)境溫度為-4度，較熱的部位溫度為8.8度，鄰相相同部位溫度為6.9度，從B相上節(jié)局部和下節(jié)整體的溫度都比A，C兩相的對應(yīng)部位的溫差1-2K左右。依據(jù)DL/T664-2008的規(guī)定，結(jié)合兩次有效的紅外測溫的結(jié)果分析，B相避雷器的溫差明顯高于其余兩相相同位置，且與其它兩相的溫差大于1K，判定屬于異常狀態(tài)。

對該避雷器進(jìn)行阻性帶電測試，測試結(jié)果與紅外檢測結(jié)果一致，同時發(fā)現(xiàn)A相在線檢測儀指針卡在指示位置上。B相避雷器紅外熱圖較鄰相對應(yīng)位置溫差大于1K；屬于異常。B相避雷器全電流有所增長，約為正常相1.5倍；阻性電流顯著增長，約為正常相的4.7倍，屬于嚴(yán)重缺陷。

2016.1.28對原B相避雷器進(jìn)行檢查試驗：（1）外觀檢查：發(fā)現(xiàn)兩節(jié)上部螺栓孔處有積水，金屬端蓋大面積銹蝕；（2）測量絕緣電阻試驗：發(fā)現(xiàn)上節(jié)數(shù)值不穩(wěn)定，5秒-60秒其間，數(shù)值從38G-75G之間交錯上升；下節(jié)絕緣電阻5秒內(nèi)達(dá)到200G（滿量程）；（3）直流U1mA參考電壓和75%U1mA參考電壓下的泄露電流試驗：上節(jié)直流U1mA參考電壓僅為38.5kV。下節(jié)直流U1mA參考電壓為157.4kV-157.3kV-157.2kV，呈下趨勢；75%U1mA參考電壓下的泄露電流為17-18-19-20uA，呈上升趨勢，均證明了設(shè)備已經(jīng)嚴(yán)重受潮劣化。避雷器處于運(yùn)行狀態(tài)時，其泄漏電流的阻性分量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容性分量，通常只占總?cè)娏鞯?0%-20%，在設(shè)備出現(xiàn)缺陷時，阻性電流的增加是引起設(shè)備發(fā)熱的主要原因，如果處理不及時甚至?xí)?dǎo)致避雷器爆炸。該設(shè)備于2008年1月投運(yùn)，距今有8年時間，試驗表明，該設(shè)備長期運(yùn)行導(dǎo)致了緊固部件受潮生銹，密封性下降，空氣中的水分大量進(jìn)入到避雷器內(nèi)部空腔，內(nèi)部受潮絕緣下降，有功損失分量增加，阻性電流和全電流增大，最終導(dǎo)致避雷器發(fā)熱。在今后的變電運(yùn)維工作中，要加大對避雷器外觀的檢查，特別是螺絲、墊片等密封部分，雷雨比較多的地區(qū)和運(yùn)行時間較長的設(shè)備更要格外注意，以保證避雷器的安全運(yùn)行。

3.2隔離開關(guān)

隔離開關(guān)用于電力設(shè)備的投入與退出，使用率極高，因而故障率也比其他電力設(shè)備更高，是變電運(yùn)維工作中的重點(diǎn)監(jiān)測對象。隔離開關(guān)可以看作是兩個并聯(lián)支路，接觸電阻大的支路，通過的電流較小，發(fā)熱輕；接觸電阻小的支路，通過的電流較大，發(fā)熱嚴(yán)重。兩個接觸點(diǎn)都發(fā)熱，說明兩個接觸點(diǎn)均接觸不良；一個發(fā)熱、一個不發(fā)熱，則只能說明不發(fā)熱的點(diǎn)接觸情況比發(fā)熱點(diǎn)接觸情況更糟糕。

在隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷的紅外圖像中，熱量通常以刀口壓接彈簧為中心向四周散布。此時1號主變中性點(diǎn)刀閘處于合閘位置，中性點(diǎn)直接接地。檢修人員使用變電站接地線打并聯(lián)接地線，測量并聯(lián)接地線電流5.0A，原回路接地電流1.1A，接地電流合計6.1A。220kV系統(tǒng)為大接地電流系統(tǒng)，中性點(diǎn)運(yùn)行中只流過很小的不平衡

電流。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點(diǎn)流過單相接地短路電流，其數(shù)值可達(dá)正常運(yùn)行時中性點(diǎn)不平衡電流的上千倍，達(dá)到上萬安培。短路電流流過接觸不良中性點(diǎn)接地刀閘，將嚴(yán)重?zé)龘p刀閘。1號變以外220kV設(shè)備單接地也可能導(dǎo)致1號主變中性點(diǎn)接地刀閘損壞誘發(fā)的設(shè)備故障。此類過熱類缺陷不能簡單套用標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)備連接點(diǎn)發(fā)熱的缺陷判據(jù)，在缺陷認(rèn)定時應(yīng)考慮其實際運(yùn)行電流與單相接地故障短路電流的巨大差異、系統(tǒng)發(fā)生單接地時短路電流對設(shè)備的損毀可能性、誘發(fā)其他設(shè)備故障的可能性等因素。

4　結(jié)論

紅外診斷技術(shù)可以直觀的發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱缺陷的位置，實現(xiàn)故障隱患的提早發(fā)現(xiàn)，但對于發(fā)熱原因還需要通過帶電檢測或停電試驗來確定。在實際工作中對設(shè)備故障判斷時不能簡單套用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還要參考設(shè)備實際工作狀況綜合加以分析。

胡世杰，山東科技大學(xué)碩士研究生。

孔凡超，山東科技大學(xué)碩士研究生。

張燦華，濟(jì)南市供電公司變電運(yùn)維室副班長。