國(guó)網(wǎng)遼寧本溪供電公司 吳傳璽

紅外成像技術(shù)變電站故障診斷預(yù)防應(yīng)用

國(guó)網(wǎng)遼寧本溪供電公司 吳傳璽

本文介紹了紅外測(cè)溫的原理及過(guò)熱缺陷的主要產(chǎn)生原因，以常見(jiàn)電流過(guò)熱型缺陷和電壓過(guò)熱型缺陷為例，通過(guò)對(duì)比正常圖譜和故障圖譜，對(duì)這兩類(lèi)缺陷的機(jī)理及判斷依據(jù)作了介紹。本文提供的案例對(duì)于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)紅外診斷及狀態(tài)檢修提供參考依據(jù)。

紅外成像；電流過(guò)熱型；電壓過(guò)熱型

1.引言

紅外成像儀是利用紅外探頭、光學(xué)鏡頭及掃描系統(tǒng)，對(duì)向外輻射發(fā)出熱量的物品進(jìn)行記錄，最終把電信號(hào)變換為紅外圖片。輻射指的是在沒(méi)有介質(zhì)直接傳輸?shù)那闆r下發(fā)生的輻射能（電磁波）的運(yùn)動(dòng)。在絕對(duì)零度以上（273℃）的物體都有輻射。利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布格局反映在感光元件的紅外探測(cè)器的紅外熱像儀，得到紅外熱成像，圖像和相應(yīng)的熱分布的表面。一般來(lái)說(shuō)，紅外熱像儀是將物體的可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)圖。圖中不同顏色代表不同溫度，可以觀察到被測(cè)目標(biāo)的總體溫度分布，從而判斷未來(lái)的溫度分布。國(guó)內(nèi)外對(duì)此已有所涉及[1-4]。

千里之堤毀于蟻穴，通過(guò)利用紅外熱像儀，可以對(duì)如對(duì)變壓器、高壓套管、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、輸電線路金具、電力電子電容器以及瓷質(zhì)復(fù)合絕緣子等具有熱效應(yīng)的電力設(shè)備的診斷，達(dá)到對(duì)缺陷進(jìn)行探測(cè)的目的。防患于未然。

通過(guò)大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)可知[5-6]，設(shè)備故障的原因大致有以下幾類(lèi)：（1）人為設(shè)計(jì)或制造工藝不良導(dǎo)致連接點(diǎn)或觸頭接觸不良，使電阻過(guò)大。（2）長(zhǎng)期受環(huán)境因素影響，如絕緣子長(zhǎng)期受風(fēng)吹日曬工作環(huán)境惡劣，使其絕緣性能下降，絕緣介質(zhì)老化。（3）內(nèi)部元件缺陷或受潮使得介質(zhì)損耗功率增大，致使發(fā)熱增加。（4）內(nèi)部設(shè)備缺絕緣油、潤(rùn)滑油時(shí)會(huì)造成絕緣材質(zhì)的絕緣性下降，產(chǎn)生引起局部放電的隱患?？偨Y(jié)上面這四種發(fā)熱故障[7]，可以分為電流致熱型故障和電壓致熱型故障兩大類(lèi)，下面分別舉例。

2.電流致熱故障型

電流致熱型故障是由于電流的熱效應(yīng)引起發(fā)熱的故障[8]，在電流的作用下，連接部位或觸頭接觸不良使電阻增大使得相應(yīng)部位發(fā)熱，如電力設(shè)備導(dǎo)電回路動(dòng)、靜觸頭接觸不良引起的發(fā)熱。這種故障發(fā)熱類(lèi)型的發(fā)熱部位明顯，易通過(guò)紅外診斷發(fā)現(xiàn)。其嚴(yán)重程度一般由負(fù)載電流的大小決定。

2.1 正常時(shí)紅外熱像圖

設(shè)備正常時(shí)的紅外熱像圖一般顏色均勻，沒(méi)有局部明亮或局部暗的區(qū)域，顏色局部明亮說(shuō)明該區(qū)域溫度比周邊設(shè)備高，可能是由于電流過(guò)大或觸頭接觸不良引起的發(fā)熱；局部顏色暗說(shuō)明該區(qū)域溫度較低，可能是由于絕緣失效導(dǎo)致電阻變小引起的?？傊ㄟ^(guò)觀察紅外熱像圖的區(qū)域顏色，可以初步判斷有無(wú)故障。下圖為設(shè)備正常時(shí)紅外熱像示例圖。

圖1 電容器電抗正常紅外熱像圖

圖2 變壓器套管出線正常紅外熱像圖

圖3 變壓器開(kāi)關(guān)

2.2 故障時(shí)紅外熱像圖

圖4 斷路器出線接口過(guò)熱

紅外熱像顯示：開(kāi)關(guān)接線板溫升明顯，與相鄰開(kāi)關(guān)顏色不同，表明存在溫差，溫差大概為13K，溫差不大，屬于一般缺陷。缺陷可能是由刀口或線夾的觸頭接觸不良或因絕緣子污穢放電產(chǎn)生的發(fā)熱。

圖5 隔離開(kāi)關(guān)出線接口過(guò)熱

紅外熱像顯示：刀閘處與相鄰金具顏色明顯不同，表明存在溫差，但溫差不大，屬于一般缺陷。

3.電壓故障致熱型

電壓發(fā)熱型故障是由于電壓效應(yīng)引起設(shè)備故障[9-10]，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部絕緣介質(zhì)老化、受潮后，會(huì)引起絕緣介質(zhì)損耗的增大，導(dǎo)致介質(zhì)損耗發(fā)熱功率增加；受污染的絕緣子、內(nèi)部劣化絕緣子、絕緣失效的絕緣子等也會(huì)致使其表面溫度增加。除此之外，高壓絕緣套管、電力電子電容器、電力互感器等設(shè)備的內(nèi)部故障均屬于電壓致熱故障。電壓致熱型故障通常發(fā)生在設(shè)備內(nèi)部，因絕緣材料導(dǎo)熱性能差，缺陷內(nèi)部發(fā)熱傳遞到表面的溫度不高，因此不易發(fā)覺(jué)。

在實(shí)際工作巡檢中，利用紅外成像檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)設(shè)備故障已較為普及，通過(guò)采集紅外成像圖片，可以分析設(shè)備故障與否。

3.1 正常時(shí)紅外熱像圖

變壓器、出線套管；電壓、電流互感器；避雷器的發(fā)熱一般是由電壓引起的內(nèi)部發(fā)熱故障。故障區(qū)域溫度一般是由運(yùn)行電壓和絕緣材料的劣化程度決定。圖6為設(shè)備正常時(shí)紅外熱像圖。

圖6 變壓器套管

3.2 故障時(shí)紅外熱像圖

圖7 變壓器電流互感器

紅外熱像顯示：接線板與相鄰金具存在色差，說(shuō)明溫升明顯，通過(guò)讀數(shù)得溫差13.7K，說(shuō)明溫差不大，屬于一般缺陷。

圖8 斷路器斷口均壓電容器內(nèi)部介損增大

紅外熱像顯示：220kV少油斷路器斷口均壓電容器內(nèi)部介損增大，導(dǎo)致局部發(fā)熱，應(yīng)立即處理。

4.結(jié)論

通過(guò)以上案例分析可知：采集設(shè)備的紅外熱像圖并與相鄰設(shè)備或相鄰區(qū)域進(jìn)行溫度比較，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在絕緣問(wèn)題，并減少了問(wèn)題的隱患，達(dá)到了防患于未然的目的，對(duì)于電壓、電流致熱型故障有了較好地診斷效果。節(jié)省了人力物力，提高了工作效率。

[1]盧明,姚德貴,張國(guó)民,等.劣化絕緣子檢測(cè)方法的對(duì)比分析[J].電瓷避雷器,2006(5):9-13.

[2]DLT 626—2005劣化盤(pán)形懸式絕緣子檢測(cè)規(guī)程[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[3]DL/T664—2008帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則.

[4]金光熙,權(quán)光日,等.故障絕緣子的發(fā)熱機(jī)理及其紅外熱像檢測(cè)[J].電瓷避雷器,2011(5):12-15.

[5]陳仁剛,馮新巖,辜超,等.紅外測(cè)溫技術(shù)在GIS故障診斷中的應(yīng)用[J].高壓電器,2015,51(09):190-194.

[6]DL/T393-2010輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[7]張碩穎.一起220 kV隔離開(kāi)關(guān)控制失效的診斷與處理[J].高壓電器,2012,48(4):92-96．

[8]王偉.紅外熱像儀檢測(cè)電氣設(shè)備電流致熱缺陷判定應(yīng)注意的問(wèn)題[J].吉林電力,2011,(01):35-36+39.

[9]張曉霞.變電站電壓致熱型設(shè)備的紅外測(cè)溫診斷[J].科技信息,2010,(25):757-758.

[10]夏德分.紅外熱像檢測(cè)零值絕緣子影響因素研究[D].湖南:湖南大學(xué),2009.