王 勇 艾 云 張學偉

（國網湖北電力有限公司黃龍灘水力發(fā)電廠，湖北十堰442000）

0 引言

熱紅外成像具有對被檢測對象遠距離、不接觸、實時、快捷檢測的特點，加之技術不斷成熟和國產化，在各行業(yè)對發(fā)熱類設備的監(jiān)測中已經逐漸普及應用起來。電力設備上幾乎所有的電氣缺陷和一部分機械缺陷最終都會反映出發(fā)熱的特性，因此利用熱紅外成像技術能夠及時、有效地發(fā)現電氣設備大部分初期缺陷，通過及時地分析、處理，可以防止缺陷擴大和消除隱患。

1 熱紅外成像在水電廠設備監(jiān)測中發(fā)現缺陷的幾個案例

1.1 斷路器出線連接螺栓壓接不良

2012年9月24日，某水電廠110 kV開關站母聯開關黃24 A相下端接線板發(fā)熱，溫度高達133.95℃，同期B相溫度為24.3℃、C相溫度為24.1℃，環(huán)境溫度23.5℃，溫升達110.45 K。分析圖1可知，是連接螺栓上墊片選用不當，壓緊時墊片變形，長時間放電造成了溫升。

圖1 螺栓壓接不良

1.2 發(fā)電機刷架結合部過熱

2014年8月19日，巡視人員發(fā)現2號發(fā)電機下刷架結合部發(fā)熱最高時達110℃。分析圖2可知，是由兩塊刷架電流通路結合部接觸不良引起的。因為該刷架兩瓣是利用絕緣套和螺帽固定連接的，壓緊力不可能太大，再加上長期運行過程中因振動略有松動，造成刷架接觸不良發(fā)熱，拆開后發(fā)現接觸面已經有芝麻大的一個電弧坑。

1.3 發(fā)熱部位未必是故障部位

2015年，某新投運水電廠1、2號發(fā)電機碳刷有發(fā)熱嚴重甚至引線燒斷的現象。因為該廠采用的是點式紅外測溫儀，不能較準確地測量碳刷的實時發(fā)熱情況。

圖2 結合部過熱

維護檢修人員向筆者反映了他們日常監(jiān)視的現象：先有一個碳刷溫度特別高，其他碳刷溫度一般，運行一段時間后之前溫度最高的碳刷溫度降下來，另一個碳刷溫度又升起來，而且發(fā)熱部位均是碳刷的根部引線處。雖然筆者不能到現場進行觀察，但根據現象分析，發(fā)熱溫度最高的未必是故障碳刷，不發(fā)熱的才可能是故障碳刷。因為發(fā)熱的碳刷引線接觸好，接觸電阻小，電流分配遠比其他碳刷多，所以發(fā)熱，當運行一段時間后因為發(fā)熱燒損接觸電阻增大，而電流就會選擇接觸電阻更小的碳刷，才會出現上述維護檢修人員反映的現象。確定應該是碳刷質量問題，后重新采購新碳刷，更換后故障消失。

1.4 13.8 kV電流互感器固定鐵板發(fā)熱

2014年7月23日，發(fā)現某水電廠1號機13.8 kV電流互感器固定鐵板發(fā)熱。分析圖3可知，是交變電流通過電流互感器在鐵板上形成交變閉合磁路，產生渦流損耗，從而使鐵板發(fā)熱。將鐵板沿電流互感器徑向水平延長線上切一條橫縫即可解決問題。

圖3 渦流發(fā)熱

1.5 壓力容器內的油位校核

壓力容器內油位無法直觀反映和檢查，只能通過油位計反映，但油位計是通過間接方式反映的（如圖4中的磁翻板式等），因此反映出的數據也未必準確和真實。通過熱紅外成像儀就能清晰地反映出油和氣的分界線，進而校核油位計反映油位的真實、準確性，如圖4所示。

圖4 油位校核

1.6 變壓器油枕油位的校驗（金屬膨脹器式除外）

膠囊式和隔膜式油枕均可以用熱紅外成像來檢查真實油位和膠囊或隔膜的好壞。如圖5所示，熱紅外成像反映1號主變儲油柜油位呈水平線、2號主變儲油柜油位呈曲線。油位呈曲線為隔膜脫落（僅針對隔膜式儲油柜檢測有效），此類缺陷容易導致變壓器油劣化、受潮，發(fā)現后應盡快處理[1]。

圖5 油位的校驗

2 熱紅外診斷的局限性

2.1 熱紅外輻射在固體中的穿透能力極其微弱

如故障發(fā)熱功率太小或故障部位距設備表面太遠，由于熱量的橫向傳遞，使故障發(fā)熱不能在設備表面產生明顯的特征性響應；再或因設備內部的熱交換過程特別復雜，致使內部的故障發(fā)熱無法在設備表面形成特征性熱場分布。在這種情況下，紅外方法就很難從設備外部檢測到內部的運行狀態(tài)，因此也就難以準確地進行故障診斷[2]。

2013年2月，400 V廠用電柜4號檢修滲漏排水泵電源抽屜開關的抽屜插頭與柜體母排插座A相接觸不良燒壞，造成檢修滲漏泵電機缺陷運行，因滲漏泵控制柜內有電機保護裝置及時切除電機電源，保護了電機未受損壞。在這個故障案例中，因400 V電源柜較厚，發(fā)熱不易檢測到；同時像滲漏泵這種不定期運行的設備，日常定期式的檢測也不能觀測到，故而針對該類設備只能通過特巡方式進行檢測。

2.2 熱紅外抗光干擾能力差

如圖6所示，變壓器器身上有一個很強的紅外成像發(fā)熱點，但其實是對面墻上的燈具在變壓器器身上的反光。

因此，使用熱紅外成像儀時應注意一般檢測環(huán)境要求[3]：

圖6 光干擾

（1）被檢設備是帶電運行設備，應盡量避開視線中的封閉遮擋物，如門和蓋板等。

（2）環(huán)境溫度一般不低于5℃，相對濕度一般不大于85%；天氣以陰天、多云為宜，夜間圖像質量更佳；檢測不應在雷、雨、霧、雪等氣象條件下進行，檢測時風速一般不大于5 m/s。

（3）戶外晴天要避免陽光直接或反射進入儀器鏡頭，在室內或晚上檢測應避開燈光的直射，宜閉燈檢測。

（4）檢測電流致熱型設備，最好在高峰負荷下進行；否則，一般應在不低于30%的額定負荷下進行，同時應充分考慮小負荷電流對測試結果的影響。

3 結語

熱紅外成像還可以應用到諸如油水管路導通檢查、絕緣子污漬、電纜、架空線路、電動機等等日常檢測中。溫度、溫升異常設備肯定存在缺陷，但要加強分析找出發(fā)熱根源，發(fā)熱的部位并不一定就是故障部位。同時，還應對熱紅外成像儀器加強維護保養(yǎng)及在合適的環(huán)境下采取正確的使用方法，才能很好地保證檢測的效果。