張正++張紅濤

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了電氣設(shè)備內(nèi)、外部發(fā)熱故障的原因，通過實(shí)例說明了紅外熱成像技術(shù)在判斷電氣設(shè)備內(nèi)、外部缺陷中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：紅外；發(fā)熱；故障

中圖分類號(hào)：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.前言

電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)電回路、絕緣介質(zhì)均存在正常的發(fā)熱。當(dāng)設(shè)備存在接觸不良缺陷或發(fā)生短路故障時(shí)，電氣設(shè)備外部與內(nèi)部的各種部件會(huì)產(chǎn)生不同的、超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的熱效應(yīng)，引起局部溫度升高，導(dǎo)致設(shè)備被迫停運(yùn)檢修，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備損壞等。

1.電氣設(shè)備發(fā)熱故障類型及原因

電氣設(shè)備發(fā)熱故障可分為外部發(fā)熱故障和內(nèi)部發(fā)熱故障兩類。

（1）外部發(fā)熱故障：外部發(fā)熱故障是指電氣設(shè)備中由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中的裸露電氣接頭因?yàn)榻佑|不良而引起的熱故障。它的發(fā)熱特征是以局部過熱的形態(tài)向其周圍輻射紅外線，其紅外熱像呈現(xiàn)出以故障點(diǎn)為中心的熱場(chǎng)分布。所以，從設(shè)備的熱成像圖中可以直觀地判斷設(shè)備是否存在熱故障，以及故障的嚴(yán)重程度。最常見的外部發(fā)熱故障為隔離開關(guān)的觸頭發(fā)熱及導(dǎo)線線夾接觸不良引起的發(fā)熱。

（2）內(nèi)部發(fā)熱故障：內(nèi)部發(fā)熱故障是指電氣設(shè)備內(nèi)部由于電氣回路故障、固體絕緣、油絕緣介質(zhì)劣化引起的熱故障。它的發(fā)熱特征是過程一般較長(zhǎng)，且比較穩(wěn)定。由于各種電氣設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)各不相同，其發(fā)熱機(jī)制和表現(xiàn)形式也不一樣，因此電氣設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱故障不像外部發(fā)熱故障那樣可以直觀地從紅外熱成像圖中進(jìn)行判斷，而是需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)試驗(yàn)，綜合分析才能判斷內(nèi)部故障的類型。

電氣設(shè)備過熱故障原因有以下幾點(diǎn)：

①長(zhǎng)期受環(huán)境溫度變化、污穢覆蓋、有害氣體腐蝕、風(fēng)雨雪霧等自然力的作用，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)老化。

②人為設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)?shù)纫蛩?，均?huì)造成設(shè)備連接件接觸電阻增大，接觸不良造成發(fā)熱。

③電壓致熱型設(shè)備是由于設(shè)備絕緣介質(zhì)老化、受潮后，其絕緣介質(zhì)損耗增大，導(dǎo)致介質(zhì)損耗發(fā)熱功率增大，發(fā)熱功率P=U2ωctgδ。運(yùn)行中常見的有氧化鋅避雷器內(nèi)部受潮引起的發(fā)熱。

④設(shè)備內(nèi)部缺油時(shí)也會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)。

2.紅外成像檢測(cè)技術(shù)

紅外熱像儀能夠探測(cè)到上述電氣設(shè)備內(nèi)、外部發(fā)熱故障。通過接收物體發(fā)出的紅外線在顯示屏上繪出設(shè)備運(yùn)行中的溫度梯度熱像圖，揭示出如導(dǎo)線接頭或線夾發(fā)熱，以及電氣設(shè)備中的局部過熱點(diǎn)等，能夠?qū)⑻綔y(cè)到的熱量精確量化，對(duì)發(fā)熱的故障區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和細(xì)致地分析，從而可以有效防止電力設(shè)備故障和計(jì)劃外停電事故的發(fā)生。

3.紅外熱成像儀常用檢測(cè)分析方法

（1）表面溫度判斷法。通過紅外熱像儀可以測(cè)得電氣設(shè)備表面溫度值，對(duì)照《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》（GB763-90）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行判斷。這種方法可以判定部分設(shè)備的故障情況，但還沒能充分表現(xiàn)出紅外診斷技術(shù)可超前診斷的優(yōu)越性。

（2）相對(duì)溫差判斷法。相對(duì)溫差是指兩個(gè)相應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差與其中較熱點(diǎn)的溫升之比的百分?jǐn)?shù)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作中往往會(huì)遇到環(huán)境溫度低，負(fù)荷電流小，設(shè)備的溫度值沒有超過規(guī)定的情況，運(yùn)用“表面溫度判斷法”并不能完全確認(rèn)該設(shè)備沒有熱缺陷存在，這就需要用“相對(duì)溫差判斷法”進(jìn)行判斷。“相對(duì)溫差判斷法”主要用于判斷電流致熱型設(shè)備是否存在熱缺陷。

（3）同類比較法。其是指在同類型設(shè)備和同一設(shè)備的三相之間進(jìn)行比較，也就是常說的“縱向比較”和“橫向比較”。具體做法就是比較紅外熱成像圖中同類型設(shè)備對(duì)應(yīng)部位的溫升值來判斷設(shè)備是否正常。對(duì)于同類型的電壓致熱型設(shè)備，可根據(jù)其對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值的差異來判斷設(shè)備是否正常。

（4）熱圖譜分析法。通過分析同類型設(shè)備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的紅外熱成像圖譜的差異來判斷設(shè)備是否存在熱缺陷。

（5）檔案分析法。就是建立設(shè)備在不同時(shí)期的紅外熱成像圖譜檔案，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行狀況、負(fù)荷率的大小、溫升等因素，分析判斷設(shè)備是否存在熱缺陷。

4.外部發(fā)熱故障應(yīng)用實(shí)例

變電設(shè)備外部發(fā)熱常見的主要是隔離開關(guān)觸頭、設(shè)備線夾及其他連接部件的發(fā)熱，可以根據(jù)上述5種常用檢測(cè)分析方法進(jìn)行綜合分析判斷。外部發(fā)熱故障的實(shí)例很多，本文不再具體列舉。

5.內(nèi)部發(fā)熱故障應(yīng)用實(shí)例

（1）氧化鋅避雷器內(nèi)部受潮故障

運(yùn)行人員在對(duì)設(shè)備進(jìn)行例行紅外成像測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)某110kV線路A相避雷器最高為29.6℃，而B相最高溫度為23℃，C相最高溫度為23.3℃?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)A相避雷器在線監(jiān)測(cè)裝置指針已打滿格。帶電測(cè)試發(fā)現(xiàn)A相避雷器阻性電流和全電流偏大，停電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)A相避雷器在75%U1mA電壓下泄漏電流明顯增大，達(dá)169μA，而B、C相試驗(yàn)結(jié)果分別為18μA、16μA，判斷為A相避雷器內(nèi)部受潮，解體發(fā)現(xiàn)避雷器內(nèi)部閥片受潮。

（2）電流互感器內(nèi)部缺油故障

某供電公司110kV電流互感器B相運(yùn)行中因長(zhǎng)期滲漏油引起缺油。運(yùn)行人員在用紅外成像儀進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)，發(fā)現(xiàn)110kV某電流互感器B相（最高溫度38.1℃）整體溫度較A、C兩相（30.2℃）明顯偏高。

停電做高壓試驗(yàn)和油色譜分析，發(fā)現(xiàn)B相CT介質(zhì)損耗已達(dá)7.313%，嚴(yán)重超出《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的互感器介損注意值1%。B相互感器油微水含量達(dá)43mg/L，超出《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的35mg/L的注意值。根據(jù)紅外成像檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合高壓試驗(yàn)結(jié)果和油微水分析，判斷B相電流互感器因滲油造成內(nèi)部受潮，絕緣強(qiáng)度降低，導(dǎo)致發(fā)熱。

結(jié)語

紅外熱成像技術(shù)能夠準(zhǔn)確有效地診斷出電氣設(shè)備外部發(fā)熱故障，清楚顯示電氣設(shè)備熱缺陷部位和嚴(yán)重程度，該技術(shù)與傳統(tǒng)的高壓試驗(yàn)、油色譜分析技術(shù)相結(jié)合是診斷電氣設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱故障的重要檢測(cè)手段。

參考文獻(xiàn)

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