紅外診斷技術在狀態檢修中的應用

摘要：通過紅外診斷技術在變電設備中的應用實例，確證紅外診斷技術是對運行設備及早發現隱患和缺陷，及時開展設備狀態檢修有效的檢測工具。
關鍵詞：紅外診斷技術；變電設備；狀態檢修
目前電力設備狀態檢修正在電力系統中積極開展，開展狀態檢修須先進行設備診斷，在帶電狀態下對電氣設備進行診斷、發現缺陷，是為變電設備的狀態評估、狀態檢修提供科學依據。紅外診斷技術在電力系統中得到較為廣泛的應用，是開展狀態檢修對設備實施帶電測試、發現隱性缺陷的有效簡捷的手段之一。對一二次設備線夾接頭、隔離開關接口、內部絕緣損壞等發熱缺陷，通過紅外測溫、成像分析，使缺陷設備得以及時處理，防止缺陷升級引發事故的發生。
1 紅外診斷技術發現變電設備隱性缺陷統計分析
為研究紅外診斷技術在變電設備狀態檢修中的應用情況，對2008～2009年杭州市富陽供電局紅外診斷技術發現的變電設備缺陷進行統計分析，見表1及圖1。

從缺陷統計分析，可以得出以下初步結論：
紅外診斷發現隔離開關觸頭及連線接頭等設備缺陷較多，主要是接觸電阻過大造成電流致熱，占比70%以上。
紅外診斷還能發現如電流互感器、電抗器、電容器等一次設備內部的隱性缺陷，占比18%。
紅外診斷對二次回路及低壓設備的缺陷發現概率較低，只占比5%。二次設備如微機保護、測控裝置、收發訊機等一般有自檢功能，發生異常時大多可以通過裝置測量、報警等發信發現。
2 紅外診斷技術在設備狀態檢修中的應用實例
2.1 在隔離開關觸頭及設備連接點中的應用
隔離開關觸頭接觸**缺陷較為常見，紅外診斷也較為簡單。某變電站#2主變220 kV正母隔離開關C相觸頭發熱熱像圖顯示，**溫度110.7 ℃，該線路其余兩相的相同位置實測溫度為40℃。經停電檢查，系動觸頭表面氧化，操作桿安裝不到位，經調整打磨處理后恢復運行，復測溫度正常。
2.2 穿墻絕緣子與導線連接處的應用從某變電站#2主變35 kV穿墻絕緣子與導線連接處測溫熱像圖看出，溫度B相為75 ℃，C相為72 ℃，A相為40℃，當時#2主變10 kV側電流為290 A。經停電檢查，發現穿墻絕緣子B、C相接頭風化鐵銹，接觸電阻增大所致，經更換套管投運后復測溫度正常。
2.3 在互感器內部缺陷時的應用
電壓互感器TV的負荷極低，主要是電壓致熱型缺陷，只有自身發生絕緣問題，才會產生異常發熱。TV的故障主要是由于受潮、匝間擊穿、絕緣劣化等引起，通常只出現整體的溫升，也有單點搭殼引起點溫過高，漏油引起三相溫度不均等故障，通過紅外診斷的熱成像，可直觀地反映故障隱患。
從紅外測溫圖分析，該電壓互感器內部有明顯的發熱點，實測發熱點溫度45.9 ℃，其他正常TV溫度26 ℃，環境溫度23 ℃，發熱點溫升為22.9 ℃。停電解體檢查發現TV電磁單元內部阻尼電阻螺桿與箱壁發生碰觸，經調整阻尼電阻后投運，復測溫度正常。
電流互感器TA除了絕緣方面的缺陷外，還有電傳導方面的故障。在正常運行時，互感器本身沒有什么電損耗，整體溫升一般很低，一旦有故障，其溫升很明顯，因此在TA上應用紅外診斷技術，其效果最佳。應用中可檢測內連接**故障、絕緣缺陷故障、外部連接**故障、缺油故障等。
2008年7月11日，220 kV某變電站35 kV線路戶外充油TA B相，溫度為33.3 ℃，其它兩相無異常熱點，平均溫度均為27 ℃。經停電試驗后發現該相介損為6.5%超標，比往年明顯增大，并立即停電更換。判斷此為內部故障引起的發熱。
2.4 在電抗器中的應用
某220 kV變電所#1電容器電抗器發熱故障，已有電容器電抗器燒毀1臺，多起10 kV電容器電抗器發熱超100 ℃或整體熱溫度分布不均勻。原因為電抗器表面絕緣漆剝落（或憎水性能下降），使得線圈局部受潮引起。經更換后復測溫度正常。
2.5 在電纜接頭中的應用
某變電站35 kV線路電纜頭三相都存在部分異常的狀況，但停電檢查和常規試驗都沒有發現異常情況。經設備解體確認外層屏蔽環接地引線焊接**，制作工藝差，該部位發熱已導致部分絕緣層出現焦炭狀。從表面溫差梯度看異常點比正常溫度高10 ℃，但內部解體情況表明，可能故障點溫度會更高。重新制作電纜頭投運后復測正常。
電纜頭的發熱是十分普遍的問題，由于接觸過熱或工藝**導致電纜絕緣損壞后發生擊穿的，是導致電纜頭事故的重要原因。因此，電纜的熱像檢測實際上就是電纜頭的檢測。電纜頭主要的缺陷為電纜頭出線外接頭**、電纜頭線鼻子等內連接壓接**、電纜頭絕緣**等。
這類故障發熱是從電纜頭根部向外傳導，且比電纜本體的溫度還高，但總的溫升值不會太高，通常這是電纜頭制作工藝**或絕緣老化的結果。
3 紅外診斷電力設備故障的局限性
應該承認，任何一種先進的技術都不可能是**無瑕的，紅外診斷也不例外。就目前而言，紅外診斷的主要不足在于標定較困難。盡管紅外診斷儀器的測溫靈敏度很高，但因準確度受被檢測表面發射率及環境條件的影響較大；不同檢測人員掌握的檢測方法存在差異等，因此很難獲得十分準確的測溫結果。
對于一些不易觀察到的內部缺陷，例如：全密封電氣設備、中置開關柜、合成絕緣子、線路絕緣子等，或受到對流或其他干擾熱源影響的異常發熱故障，大型復雜的高壓電氣設備或熱能動力設備內部的故障，還難以作出有效的診斷。
由于紅外熱成像對被測環境包括環境溫度、濕度、風速的要求比較高，因此要盡量避開日光，燈光直射和雷雨霧雪，防止其他高溫輻射干擾。
4 結束語
紅外診斷是當前變電設備狀態檢修的有效手段之一，但移動式紅外測溫也存在一定的局限性，需要在今后的發展中結合實際逐步改進。紅外測溫必須和其他傳統方法相結合，通過安裝固定紅外檢測裝置和粘貼示溫片、目測相色漆和金屬顏色的變化、氣味的變化等測溫方法，加上其他傳統油色譜、介損試驗來綜合分析判斷監視設備的運行狀況，開展預知的狀態檢修，建立完善的電氣設備紅外測溫技術管理制度，為開展電氣設備的狀態檢修，提高電網的**穩定、經濟運行發揮重要作用。
(本文轉自電子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/gykz/2011/0513/article_5954.html)