紅外成像技術(shù)在變電所的應用

隨著(zhù)現代電力工業(yè)向著(zhù)高電壓等級，超大容量的發(fā)展，電力系統對安全可靠運行提出了越來(lái)越高的要求。因此電氣設備運行狀態(tài)的在線(xiàn)檢測和故障診斷，對提高設備可靠性、經(jīng)濟性運行，降低維修成本，都有很重要的意義。紅外成像技術(shù)是不接觸電氣設備，在不停電的情況下進(jìn)行電氣設備絕緣故障檢測和診斷的現代化手段。

1　紅外成像技術(shù)在變電所中的應用

　　自1999年以來(lái)，我局13座變電所利用紅外成像技術(shù)進(jìn)行絕緣檢測，發(fā)現了大量的電氣設備缺陷，主要的電氣設備缺陷類(lèi)型有：隔離開(kāi)關(guān)接頭和頂帽發(fā)熱，多油斷路器油箱內部發(fā)熱，耦合電容器整體和末屏發(fā)熱，變壓器和電抗器高壓套管內連接發(fā)熱，高壓電纜接頭發(fā)熱等。另外紅外成像技術(shù)的應用，不僅替代了母線(xiàn)零值絕緣子串的帶電檢測，還可對避雷器進(jìn)行在線(xiàn)檢測。

　　(1)　在隔離開(kāi)關(guān)中的應用。

　　一次在對阜城變進(jìn)行紅外成像時(shí)，發(fā)現1102隔離開(kāi)關(guān)A相觸頭轉動(dòng)球頭發(fā)熱，溫度為26.7℃，而另兩相的溫度為13.5℃，依照《帶電設備紅外診斷技術(shù)應用導則》中相對溫差的計算公式計算后，其相對溫差為61%。按《導則》要求相對溫差不大于80%為一般缺陷，可以繼續運行，后經(jīng)停電檢查發(fā)現其轉動(dòng)球頭內彈簧(共有8個(gè))只剩兩個(gè)完好，其余全部燒壞，更換處理后測溫正常。另外還發(fā)現過(guò)隔離開(kāi)關(guān)刀口及接頭發(fā)熱的重大缺陷多起，由于及時(shí)發(fā)現并處理，避免了設備事故的發(fā)生。

　　(2)　在多油斷路器中的應用。2000年8月發(fā)現某變電所3501斷路器C相油箱內部發(fā)熱，溫度自上而下呈階梯分布，故障相油箱表面溫度39℃，正常相油箱表面溫度25℃，環(huán)溫20℃，溫差14K，熱像圖譜十分明顯。判斷為多油斷路器內部故障，屬緊急缺陷。于次日停電進(jìn)行了試驗，其接觸電阻高達9.15mΩ，為標準規定值的幾十倍，落下油箱后檢查，發(fā)現導電桿發(fā)黑，導電桿與鋁梁螺紋連接已部分燒熔。由以上實(shí)例可以看出，定期進(jìn)行紅外成像技術(shù)檢測高壓斷路器及其連接板接頭，可及時(shí)發(fā)現并消除設備隱患，避免異常事故的發(fā)生，為斷路器實(shí)行狀態(tài)化檢修提供有力的依據。

　　(3)　在耦合電容器中的應用。1999年9月4日在對早勝變進(jìn)行紅外成像測溫過(guò)程中，發(fā)現1112早西線(xiàn)A相耦合電容器整體發(fā)熱，該相溫度為19℃，正常相溫度為17.4℃，與正常相B相比較相對溫升達1.6K，而該耦合電容器型號是 ，根據《導則》要求該型號耦合電容器的相對溫升不大于1.5K，屬重大缺陷，于次日停電進(jìn)行常規試驗，介損為0.4%(規程標準為不大于0.2%)其介損值超標，已不能使用。另外紅外成像測溫對發(fā)現耦合電容器末屏發(fā)熱極其有效，而末屏發(fā)熱有兩種可能，一是末屏絕緣降低，例如發(fā)現某變電所1114A相耦合電容器末屏發(fā)熱，后測絕緣其值為16MΩ；二是末屏連接螺絲松動(dòng)，例如另一站1111A相末屏發(fā)熱，測量絕緣電阻其值符合標準，而其連接螺絲松動(dòng)，緊固后測溫正常。

　　(4)　在電抗器高壓套管中的應用。在對西峰330kV變電所進(jìn)行紅外線(xiàn)成像普測過(guò)程中，發(fā)現330kV 3#電抗器A相110kV高壓套管將軍帽發(fā)熱，故障點(diǎn)溫度32.9℃，正常相5.8℃，環(huán)境參照體溫度-10℃，相對溫差高達78.4%，熱像圖譜較為明顯。判斷為高壓套管內連接接觸不良所致，屬重大設備故障，因長(cháng)期內部過(guò)熱，使絕緣介質(zhì)極化，加之330kV電抗器系統補償電流大，如不及時(shí)發(fā)現處理就會(huì )產(chǎn)生絕緣擊穿事故。后經(jīng)跟蹤檢測數十次，溫度有上升趨勢，停電處理檢查是內部連接焊接不良。經(jīng)處理后復測溫度正常。

　　(5)　在高壓電纜中的應用。紅外成像技術(shù)檢測電纜接頭發(fā)熱是比較行之有效。某變電所10kV橡塑電纜，紅外成像時(shí)發(fā)現其電纜三叉頭溫度達147℃，《導則》規定該類(lèi)型的電纜運行時(shí)溫度不大于90℃，屬緊急缺陷。停電試驗其泄漏電流為120μA，大于標準50μA，重做電纜頭后，測溫正常。

2　需繼續探索的課題

　　紅外成像技術(shù)對我局屬各變電所電氣設備的檢測應用雖已十分廣泛，但在以下幾個(gè)方面需探索：

　　(1)　理論上講變壓器和電抗器鐵芯漏磁將產(chǎn)生發(fā)熱，應有明顯的局部發(fā)熱，而我局330kV電抗器內部長(cháng)期過(guò)熱，經(jīng)多次紅外成像檢測，雖整體溫度較高，但無(wú)明顯的局部發(fā)熱圖譜。因此，對檢測變壓器和電抗器內部磁滯渦流發(fā)熱方面仍在積極探索中。

　　(2)　對于電壓、電流混合致熱型電氣設備(如套管)的故障性質(zhì)還不能準確的定性，加之目前還不能完全排除各種干擾因素對紅外成像檢測結果的影響，所以在這方面仍需繼續探索溫度計·溫濕度計記錄儀·紅外測溫儀/測溫儀·照度計·噪音計聲級計·風(fēng)速計。

3　經(jīng)驗與體會(huì )

　　由于電力設備的多樣性，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，對斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的接頭發(fā)熱等應進(jìn)行重點(diǎn)檢查，雖然紅外成像測溫能對電氣設備進(jìn)行實(shí)時(shí)帶電檢測，可以發(fā)現常規試驗手段所不能發(fā)現的設備故障。但就目前紅外成像檢測技術(shù)發(fā)展的水平來(lái)看，還不能對所有設備的內部故障做出準確判斷。因此對于內部故障的檢測應將常規試驗手段和紅外成像檢測手段有機結合，才能互補。

　　總之，我們在紅外成像測溫時(shí)應該從一些不太明顯的表面現象上仔細分析，發(fā)現問(wèn)題，解決問(wèn)題，總結經(jīng)驗，積累一些典型的溫度數據和熱圖譜，這樣在發(fā)現異常時(shí)才能進(jìn)行比較，我們在發(fā)現問(wèn)題時(shí)不僅要按照《導則》的要求進(jìn)行定性，而且要通過(guò)一些手段和方法找出發(fā)熱的成因，具體問(wèn)題具體分析。