李艷鵬，張 海，米康民

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001）

電力設(shè)備典型缺陷紅外診斷研究

李艷鵬1，張 海2，米康民2

（1.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001；2.國(guó)網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001）

電力設(shè)備紅外診斷技術(shù)已成為電力設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)工作的重要手段之一。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)的電氣連接不良、導(dǎo)線螺旋發(fā)熱和變壓器油箱螺栓發(fā)熱等典型設(shè)備缺陷進(jìn)行分析，總結(jié)了電力設(shè)備熱缺陷的典型特征，并給出了缺陷致熱的內(nèi)在機(jī)理。

電力設(shè)備；紅外診斷；熱缺陷；典型特征

0 引言

紅外檢測(cè)技術(shù)是利用被測(cè)物因其自身的溫度，會(huì)不停地向外輻射紅外熱能，通過(guò)吸收這種紅外輻射能量，可以測(cè)出設(shè)備表面的溫度及溫度場(chǎng)的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況。

運(yùn)行中的電力設(shè)備，大多數(shù)故障都是逐步發(fā)生和發(fā)展的，而這些故障從熱診斷角度來(lái)講一般伴隨有熱缺陷，電力設(shè)備的不同缺陷會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱機(jī)理和傳熱路徑的不同而引起設(shè)備表面不同的發(fā)熱，對(duì)設(shè)備表現(xiàn)出的不同熱特征進(jìn)行分析、研究，就可以借此判斷設(shè)備的缺陷性質(zhì)和部位[1]。

1 典型缺陷診斷分析

1.1 電氣連接不良缺陷

電力設(shè)備載流回路電氣連接不良、松動(dòng)或接觸表面氧化會(huì)引起接觸電阻增大。電流通過(guò)時(shí)，在串聯(lián)回路中接觸電阻變大部位或并聯(lián)回路中接觸良好部位會(huì)產(chǎn)生更多的電阻損耗發(fā)熱，形成明顯的過(guò)熱點(diǎn)，熱量會(huì)以此為中心向周?chē)鷮?dǎo)體或介質(zhì)傳遞。

電氣連接不良缺陷在電力設(shè)備中紅外診斷率最高，但連接不良存在內(nèi)部連接和外部連接兩種情況，區(qū)分不出是內(nèi)部缺陷還是外部缺陷，就不能正確判斷缺陷性質(zhì)。圖1為高壓套管外部引線連接不良缺陷。圖2為電流互感器內(nèi)部連接松動(dòng)缺陷。

圖1 套管外部接線頭發(fā)熱

圖2 電流互感器內(nèi)部接頭發(fā)熱

從圖1和圖2并結(jié)合設(shè)備的發(fā)熱和熱傳遞特點(diǎn)分析可知，外部連接不良缺陷圖譜有明顯的發(fā)熱點(diǎn)，最高溫度點(diǎn)在連接處，且溫升向周?chē)蔬f減分布。而內(nèi)部連接不良缺陷圖譜與外部連接不良相比，發(fā)熱區(qū)域面積較大，且外部連接部位不是溫度最高點(diǎn)，符合熱傳遞規(guī)律。

1.2 導(dǎo)線的螺旋狀發(fā)熱分析

在紅外診斷中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)鋼芯鋁絞線出現(xiàn)螺旋狀的發(fā)熱特征，如圖3所示。

圖3 導(dǎo)線壓接不良引起的發(fā)熱

DL/T664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中也有此類(lèi)發(fā)熱，但未闡述其發(fā)熱原因，文獻(xiàn) [2]解釋此類(lèi)發(fā)熱為導(dǎo)線散股后表面電場(chǎng)畸變引起電暈發(fā)熱，但文中檢測(cè)到的案例發(fā)熱點(diǎn)已達(dá)到160℃，因此并不單是小能量電暈?zāi)芤鸬陌l(fā)熱溫度。

為了查找發(fā)熱的根本原因，停電檢修期間對(duì)此導(dǎo)線進(jìn)行了檢查試驗(yàn)，從圖4可看到導(dǎo)線外觀已發(fā)生變化，導(dǎo)線為L(zhǎng)GJQ-240型鋼芯鋁絞線，24根鋁線，其中2根鋁線已呈灰白色，呈螺旋狀，明顯區(qū)別于其他鋁線，即為圖譜中溫度高的鋁線。

圖4 導(dǎo)線散股可見(jiàn)光（發(fā)白的為散股線）

表1 導(dǎo)線回路電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)μΩ

根據(jù)表1試驗(yàn)結(jié)果可知，24根鋁線2根發(fā)熱鋁線承擔(dān)總電流約55%，比其余22根鋁線載流還大，從而導(dǎo)致2根鋁線嚴(yán)重發(fā)熱。由此可見(jiàn)，2根載流量大的導(dǎo)線回路電阻小，與導(dǎo)線線夾連接良好。

為了驗(yàn)證測(cè)試分析結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線連接線夾處進(jìn)行了解體驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)2根發(fā)熱鋁線已和線夾熔接在一起，進(jìn)一步證明了測(cè)試結(jié)果。

通過(guò)試驗(yàn)和解體驗(yàn)證可知，導(dǎo)線散股屬于壓接不良的一種表現(xiàn)形式，導(dǎo)線表面溫度冷熱交替，呈螺旋狀發(fā)熱的本質(zhì)在于導(dǎo)線線夾處壓接不良或壓力不均，壓接良好線股溫升高于壓接不良線股溫升。

1.3 電磁致熱缺陷分析

對(duì)于有工作磁回路或運(yùn)行中能產(chǎn)生磁回路的高壓電氣設(shè)備，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材質(zhì)問(wèn)題，漏磁會(huì)在附近的導(dǎo)電材料中形成環(huán)（渦）流，導(dǎo)致?lián)p耗增加而發(fā)熱。變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱是一種常見(jiàn)的電磁致熱缺陷，發(fā)熱本身對(duì)變壓器運(yùn)行并無(wú)影響，但變壓器鐘罩螺栓溫度過(guò)高，會(huì)引起變壓器密封圈老化損壞，造成變壓器滲油、受潮，導(dǎo)致缺陷擴(kuò)大，因此應(yīng)依據(jù)發(fā)熱情況加以區(qū)分，并給出合理的處理措施。圖5為變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱圖譜。

圖5 漏磁引起變壓器油箱螺栓發(fā)熱

依據(jù)DL/T664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，發(fā)熱原因可能為漏磁在螺栓上形成的渦流發(fā)熱，采取了更換為不導(dǎo)磁的不銹鋼螺栓，但發(fā)熱未明顯改善，如圖6所示。

圖6 更換不銹鋼螺栓處理

考慮變壓器運(yùn)行年限較長(zhǎng)，為老舊變壓器，未設(shè)計(jì)安裝磁屏蔽，分析可能是由于漏磁在此處的上、下油箱蓋分布不同，導(dǎo)致上、下油箱蓋存在電位差，而此處又沒(méi)有有效等電位連接，因此在螺栓上形成電流，從而導(dǎo)致發(fā)熱。根據(jù)分析結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)采取加裝絕緣墊的方法隔離電流通路，有效地降低了螺栓的發(fā)熱。處理后的紅外圖譜如圖7所示。

圖7 處理后紅外圖

2 結(jié)論

通過(guò)案例分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證可以總結(jié)得出如下結(jié)論。

a）對(duì)于連接不良發(fā)熱缺陷，外部連接不良缺陷圖譜有明顯的發(fā)熱點(diǎn)，最高溫度點(diǎn)在連接處，且溫升向周?chē)蔬f減分布。內(nèi)部連接不良缺陷圖譜與外部連接不良相比，發(fā)熱區(qū)域面積較大，且外部連接部位不是溫度最高點(diǎn)。

b）導(dǎo)線散股屬于壓接不良的一種表現(xiàn)形式，導(dǎo)線表面溫度冷熱交替，呈螺旋狀發(fā)熱的本質(zhì)在于導(dǎo)線線夾處壓接不良或壓力不均，壓接良好線股溫升高于壓接不良線股溫升。

c）變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱應(yīng)區(qū)分不同情況，分別采用加裝短路環(huán)、加絕緣墊或更換不銹鋼螺栓等方式消除缺陷。

[1]陳衡，侯善敬.電力設(shè)備故障紅外診斷 [M].中國(guó)電力出版社，1999：1-10.

[2]陳鄧偉，王長(zhǎng)義.基于功率損耗原理分析的電氣設(shè)備發(fā)熱研究 [J].電氣技術(shù)，2013，（1）：43-45.

Research of Infrared Diagnosis of Electrical Equipment Typical Defects

LIYanpeng1,ZHANG Hai2,M IKangm in2

（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Infrared diagnosis technology ofelectric equipmenthasbecome one of the importantmeans to evaluate the state ofelectric equipment.In this paper,the typicalequipmentdefects such as poor electric connection,electric wire spiralheatand transformer tank bolt heating were analyzed.Based on the analysis,the typical characteristics of thermal defects were summarized.Furthermore,the inner mechanism ofheating defectswereanalyzed.

electricalequipment；infrared diagnosis；thermaldefects；typicalcharacteristics

TM83；TN219

A

1671-0320（2016）06-0008-03

2016-07-21，

2016-10-14

李艷鵬（1982），男，山西高平人，2007年畢業(yè)于西南交通大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，從事高壓試驗(yàn)與帶電檢測(cè)技術(shù)工作；

張 海（1980），男，山西榆次人，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，從事高壓開(kāi)關(guān)管理工作；

米康民（1973），男，山西河津人，1994年畢業(yè)于武漢水利電力大學(xué)高電壓及絕緣技術(shù)，高級(jí)工程師，從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)研究工作。