紅外精確測溫在檢測開關設備污穢中的應用

姜洪亮

（國網贛西供電公司，江西新余 338025）

0 引言

電氣一次設備的瓷套和套管，承擔著電氣上的絕緣和機械上的支持作用。對電網一次設備的安全運行起著至關重要的作用。電力系統運行的可靠性，在很大程度上決定于這些設備的絕緣水平和工作狀況。

隨著工業生產的日益發展及大氣污染的加劇，電力設備的外絕緣表面污染日益嚴重，絕緣介質上沉積的污穢在濕度較大的天氣中表面的污穢將被濕潤，在運行電壓作用下其表面電導率和泄漏電流將大大增加，從而導致污穢絕緣表面電氣性能降低甚至發生閃絡，嚴重影響供電的可靠性。因此，盡量真實、全面地掌握設備污穢狀態對電力系統的安全運行具有重要的意義。

如何能真實、全面地檢測絕緣污穢情況，許多學者和工程技術人員做了大量和卓有成效的工作。目前，國內外帶電檢測絕緣污穢的研究十分活躍，采用的檢測技術主要有觀察法、紫外成像法、紅外成像法、電場法。這些方法都可實現絕緣污穢的在線檢測，但各有局限性[1]，且這些研究主要針對電網中的線路絕緣子開展的。國網贛西供電分公司在開展絕緣子紅外精確測溫工作的基礎上，進一步推進利用紅外成像檢測一次設備污穢，收集和分析了開關支柱瓷瓶污穢放電紅外成像圖譜，現場應用效果表明：紅外成像技術可以實現絕緣子污穢放電缺陷的診斷。

1 紅外熱像法檢測絕緣污穢的基本原理與依據

絕緣子污穢放電原理為：污穢絕緣子在干燥時，表面電阻很大，流經污層的泄漏電流非常小，當污層逐漸受潮時，污穢物中的可溶性導電成分會逐漸溶于水中，在絕緣子表面形成一層電解液薄膜，使得流過的泄漏電流逐漸增大，同時泄漏電流在流經污層時必然產生壓降和焦耳熱，在電流密度集中的區域如絕緣子的鋼腳周圍容易形成干區。干區上的電壓梯度遠高于絕緣子表面的其他部位，當干區上的電位梯度高達一定程度時，將產生空氣碰撞游離，并產生輝光放電現象。絕緣子繼續受潮，某處的場強大于空氣中沿介質表面放電場強的時候，就會產生局部放電，局部放電可能發展成為強烈的跨越干區的局部電弧，并伴隨著數十到數百毫安的泄漏電流，電流流過污層時產生大量的焦耳熱，引起絕緣子表面的溫升[2]。

能否利用紅外成像法在一次設備絕緣污閃的四個階段（絕緣子表面積污、污層受潮濕潤、局部放電的產生、局部放電發展并導致閃絡）[3]中的局部放電階段提前有效發現問題設備？贛西供電分公司電氣試驗五班采用浙江大立有限公司DL700紅外測溫儀參照絕緣子污穢發熱的原理對變電站內一次設備支柱瓷套進行精確測溫拍攝，采集大量紅外熱像圖譜，現場獲得反映開關支柱瓷瓶污穢放電的熱像數據。

2 現場檢測情況

2014年1月贛西供電分公司電氣試驗五班針對污染較嚴重的新干變、張家山變站內一次設備進行重點檢測，發現和采集到張家山變電站內開關設備電壓致熱型缺陷熱像圖譜。紅外熱像圖如圖1所示。

圖1 121金張線開關A相支柱瓷瓶疑似污穢放電熱像分析圖

從圖1中區域1內可明顯看到A相支柱瓷瓶上部法蘭與瓷瓶銜接處有明顯過熱點。通過軟件分析，區域1放電點溫度為16.3℃，比B、C相同部位溫度分部高出5.2℃和5.9℃。

發現上述問題后，立即逐步安排設備停電進行檢查、清掃。停電檢查發現，設備積污已相當嚴重，污層很厚。并在支柱瓷瓶與法蘭連接處有明顯的放電痕跡，如圖2、3所示。

圖2 121金張線開關支柱瓷瓶積污情況

圖3瓷瓶污穢放電點

圖3 中可以看出，瓷瓶積污已相當嚴重，污層很厚。停電后，在對紅外測溫中發現的過熱點部位進行檢查，發現了圖3中的放電發熱痕跡，法蘭連接部位表面有放電發黑的現象。由此可推斷，紅外精確測溫發現的過熱點為污穢局部放電。通過停電檢修清掃121、112開關瓷瓶污穢后，紅外測溫污穢放電發熱現象消除，如圖4所示。其它設備按計劃安排停電檢查清掃中。

圖4 121金張線開關清掃后熱像分析圖

3 總結

隨著電網狀態檢修工作的逐步推進，紅外精確測溫工作已經成為每年的常態化進行。國網贛西供電分公司在開展絕緣紅外成像檢測應用基礎上，引申思考站內設備污穢檢測的手段。利用污穢閃絡前局部放電階段會產生過熱現象，對設備污穢情況進行紅外成像檢測，發現并處理了開關污穢放電缺陷，提高了設備健康水平。

[1]賀振華.紅外診斷和紫外檢測技術在污穢絕緣子中的應用比較與分析[J].大眾科技，2010（6）.

[2]何洪英.基于紅外熱像及人工智能的絕緣子污穢等級識別方法研究[D].湖南大學博士學位論文，2006.

[3]張仁豫.絕緣污穢放電[M].北京：水利電力出版社，1994.