紅外成像技術(shù)在電氣設(shè)備檢測中應(yīng)用

深圳供電局有限公司 518000

摘要：電網(wǎng)供電的安全可靠性是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，分析了紅外成像技術(shù)在隔離刀閘發(fā)熱診斷中應(yīng)用，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：紅外測溫；刀閘發(fā)熱；監(jiān)測；檢修；

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)快速增長，國民生活水平的不斷提高，加大了對用電量的需求，這也對電網(wǎng)供電的安全性、可靠性提出了更高的要求。紅外診斷技術(shù)對電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預(yù)測，使傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)維修提高到了預(yù)知狀態(tài)檢修。目前，運(yùn)行中的隔離刀閘缺陷日益增多，突出表現(xiàn)為刀閘的接線板、刀閘出線座、刀口發(fā)熱缺陷，其中刀口發(fā)熱缺陷較為突出。

1.隔離刀閘發(fā)熱產(chǎn)生的危害及影響

隔離刀閘接觸部分發(fā)熱是由于壓緊的彈簧或螺栓松動表面氧化所致，通常發(fā)展很快。因?yàn)槭軣岬挠绊懡佑|部分表面更易氧化，使其電阻增加，溫度升高，若不斷的發(fā)展下去可能會發(fā)生電弧，進(jìn)而變?yōu)榻拥囟搪罚斐蓯盒允鹿?，?yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行，同時也對電力生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益造成了不可估量的損失。為防止隔離開關(guān)嘲污垢、銹蝕導(dǎo)致觸共燒壞事故.目前采用紅外測溫巡檢設(shè)備發(fā)熱情況，根據(jù)觸頭發(fā)熱溫度超標(biāo)情況申請隔離開關(guān)停運(yùn)，檢修人員進(jìn)行高空作業(yè)處理。尤其足靠母線側(cè)的隔離開關(guān)的停電往往需要整段母線的停運(yùn)。因此，為安排一臺隔離開關(guān)觸頭檢修，需要繁瑣的刀閘操作、人工高空打磨處理的安全措施等需花費(fèi)很長的停電時間，不僅耗費(fèi)巨大的人力和物力，還嚴(yán)重影響客戶的用電和公司的供電量。

2.紅外測溫監(jiān)測技術(shù)方法

在保障供電連續(xù)與可靠性的前提下，利用紅外測溫方法，及時發(fā)現(xiàn)并且判斷隔離刀閘的發(fā)熱故障。紅外成像技術(shù)是不接觸電氣設(shè)備、不取樣、不解體、不停電的情況下進(jìn)行電氣設(shè)備絕緣故障檢測和診斷。提前發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備存在的異常，將設(shè)備事故消滅在萌芽狀態(tài)，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行；其次，作為狀態(tài)檢修的一種檢測手段，將為檢修人員提供檢修依據(jù)；最后，紅外成像還起到預(yù)防性的維護(hù)作用，檢測人員可以通過分析找出設(shè)備已存或潛在的問題。紅外線診斷技術(shù)的應(yīng)用是對預(yù)防性試驗(yàn)的補(bǔ)充和完善，在一定程度上彌補(bǔ)了電氣設(shè)備離線試驗(yàn)中所不易或無法發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷，并填補(bǔ)了許多高壓設(shè)備缺少在線監(jiān)測的空白，尤其在目前大力提倡狀態(tài)檢修的情況下，紅外檢測診斷已經(jīng)成為電氣設(shè)備從定期檢修內(nèi)狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)變中—個不可缺少的技術(shù)手段。

3.兩起典型隔離刀閘發(fā)熱紅外測溫及缺陷的分析

我公司隔離川閘的現(xiàn)狀：截止20lO年8月底，我公司運(yùn)行的110kv隔離刀閘數(shù)量為182組，

35kv隔離刀閘289組，型號為GW4型。2010年以來，運(yùn)行的刀閘缺陷13益增多，突出表現(xiàn)為刀

閘的接線板、月閘出線座、刀口發(fā)熱缺陷，其中刀門發(fā)熱缺陷最為突m。每年發(fā)現(xiàn)刀閘發(fā)熱缺陷60余起，對電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成極大的危害，也增大了設(shè)備的于盒修維護(hù)成本。

3.1 110kV某站5011刀閘發(fā)熱測溫。室溫：29度，空調(diào)設(shè)置25度。

圖1 5011刀閘接頭（下）C相

圖2、5011刀閘接頭（上）C相

從拍攝的紅外熱圖和現(xiàn)場照片可以看出，這個是屬于單側(cè)觸指發(fā)熱現(xiàn)象。這個發(fā)熱故障的主要原因是單側(cè)觸指接觸上了，另一側(cè)觸指沒有接觸上，導(dǎo)流面積減少了一半，接觸電阻就增大了2倍，造成接觸點(diǎn)發(fā)熱，發(fā)熱的高低隨著負(fù)荷電流的大小變化。另一種現(xiàn)象是：單側(cè)觸指接觸了，另一側(cè)觸指處于似接非接狀態(tài)，似接非接處將會產(chǎn)生間隙放電，放電處將產(chǎn)生能量損耗發(fā)熱，造成此處燒傷。

3.2 110kV某站503開關(guān)柜及503CT柜紅外測溫。負(fù)荷2300A左右，室溫28度，空調(diào)設(shè)定25度。

圖1 503真空泡下方與母排接觸面C相

圖2 5033刀閘C相

從以上紅外熱圖可以看出，刀閘和母排接線觸面發(fā)熱嚴(yán)重。

4.結(jié)論

從以上2起緊急缺陷分析可以看出，不論是緊急缺陷還是重大和一般缺陷，隔離刀閘的發(fā)熱缺陷基本上都是以上述缺陷的形式出現(xiàn)（接線板發(fā)熱、刀閘刀口發(fā)熱、出線座發(fā)熱）。所以，根據(jù)現(xiàn)場的處理情況分析總結(jié)出發(fā)熱原因和注意事項(xiàng)有如下五點(diǎn)：

（1）廠家在刀閘的觸頭設(shè)計(jì)上不合理。廠家在制造工藝上造成的，例如觸指彈簧拉緊度不一樣、彈簧質(zhì)量不過關(guān)等，造成接觸不良發(fā)熱。對于這種發(fā)熱缺陷只能是在選擇隔離刀閘的廠家和型號時應(yīng)選擇知名度高、刀閘質(zhì)量好的廠家，同時在購買隔離刀閘前寫好技術(shù)規(guī)范書，提出刀閘參數(shù)的具體要求：

（2）安裝維護(hù)調(diào)試質(zhì)量欠缺。一是接線板上螺絲擰的不緊發(fā)熱，就是說螺絲的壓緊力不夠。造成接觸面接觸不良造成的發(fā)熱；二是螺絲擰地過緊引起的發(fā)熱。有些接線板較大，但是只有兩個螺絲在起緊固作用，在安裝時往往擔(dān)心擰不緊引起發(fā)熱，所以用最大力氣往緊里擰，由于接線板通常是鋁或銅制的，材質(zhì)比較軟，造成接線板的兩端輕微的翹起，使接線板的有效接觸面減小，接觸電阻變大，造成發(fā)熱，發(fā)熱的大小隨著負(fù)荷電流的大小變化。所以，擰螺絲的力量由檢修人員自己來把握，不能過小，也不能過大。盡量使用力矩扳手進(jìn)行緊固。同時在接線板間涂導(dǎo)電脂以保證接觸面的接觸良好。三是安裝調(diào)試人員在刀閘安裝完成調(diào)試過程中調(diào)試不當(dāng)，造成刀閘在合閘時某相合閘不到位，接觸不良或安裝時可能由于刀閘水平連桿的某—個并帽螺絲擰的不是很緊，運(yùn)行人員通過幾次的分合閘操作，造成水平連桿變位，導(dǎo)致刀閘的三相不是很同期，在合閘后出現(xiàn)其中一相刀閘沒有合到位，造成刀口接觸不良的情況。

（3）運(yùn)行人員刀閘操作后檢查不到位運(yùn)行人員在刀閘操作時刀閘沒有合到位，檢查不認(rèn)真，沒有及時發(fā)現(xiàn)合閘不到位的現(xiàn)象，造成運(yùn)行時間不長就出現(xiàn)刀口發(fā)熱的現(xiàn)象出現(xiàn)。

（4）新設(shè)備投運(yùn)驗(yàn)收人員責(zé)任心不強(qiáng)。驗(yàn)收是確保新設(shè)備投運(yùn)和檢修質(zhì)量、安全運(yùn)行的重要一關(guān)。驗(yàn)收人員除檢查接頭的松緊、彈墊的壓接質(zhì)量、接觸面的接觸狀況外，對于大電流回路（>200A）應(yīng)要求安裝、檢修人員出具設(shè)備接頭檢測數(shù)據(jù)，以確保在—個檢修周期內(nèi)不發(fā)生接觸發(fā)熱，否則應(yīng)進(jìn)行考核。

（5）檢修專業(yè)必須利用設(shè)備停電機(jī)會加強(qiáng)定期檢查維護(hù)工作，尤其是對隔離刀閘容易出現(xiàn)發(fā)熱故障的部位（刀口的觸指及彈簧、接線板、出線座）進(jìn)行全面的檢查和維護(hù)，特別注意大負(fù)荷刀閘的運(yùn)行監(jiān)督，切實(shí)做好備品備件儲備工作。

紅外成像技術(shù)對我公司所屬各變電站電氣設(shè)備的檢測應(yīng)用雖已十分廣泛，但在以下幾個方面還需探索：

（1）理論上講變壓器和電抗器鐵芯漏磁將產(chǎn)生發(fā)熱，應(yīng)有明顯的局部發(fā)熱，而西峰變電站330KV電抗器內(nèi)部長期過熱，經(jīng)多次紅外成像檢測，雖整體溫度較高，但無明顯的局部發(fā)熱圖譜。因此，對檢測變壓器和電抗器內(nèi)部磁滯渦流發(fā)熱方面仍在積極的摸索探索中。I

（2）對于電壓、電流混合致熱型電氣設(shè)備（如套管）的故障性質(zhì)還不能準(zhǔn)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(jié)果的影響，所以在這方面仍需繼續(xù)探索。

由于電力設(shè)備的多樣性，經(jīng)過多年的測試實(shí)踐，對隔離開關(guān)的刀口和接頭發(fā)熱等應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，雖然紅外測溫能對電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時帶電檢測，可以發(fā)現(xiàn)常規(guī)試驗(yàn)手段所不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障。但就目前紅外線檢測技術(shù)發(fā)展的水平來看，還不能對所有設(shè)備的內(nèi)部故障做出準(zhǔn)確判斷。因此對于內(nèi)部故障的檢測應(yīng)將常規(guī)試驗(yàn)手段和紅外線檢測手段有機(jī)結(jié)合，才能互補(bǔ)。

總之，我們紅外測溫時應(yīng)該從一些不太明顯的表面現(xiàn)象上仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積累一些典型的溫度數(shù)據(jù)和熱圖譜，這樣在發(fā)現(xiàn)異常時才能進(jìn)行比較，我們在發(fā)現(xiàn)問題時不僅要按照導(dǎo)則的要求進(jìn)行定性，而且要通過一些手段和方法找出發(fā)熱的成因，具體問題具體分析。