紅外測溫技術在氧化鋅避雷器故障診斷中的應用

馮玫 曲剛

摘 要：發熱是電力設備最典型的特征之一，借助紅外測溫技術能有效的診斷發電廠電力設備早期的缺陷，做到“安全第一，預防為主”。本文介紹了一起紅外成像測溫排除安全隱患的案例，即采用紅外成像測溫發現220KV變電站氧化鋅避雷器異常發熱，通過熱像圖的分析判斷為氧化鋅避雷器進水受潮。對避雷器解體后，發現避雷器存在結冰以及銹蝕等隱患，最后提出了針對此類隱患的處理措施。

關鍵詞：紅外測溫；氧化鋅避雷器；阻性電流表；受潮故障

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）06-0166-01

借助對電氣運行設備中對溫度改變的檢測控制，研究關于電氣相關設備在其操作時的一些特殊現象，主要是設備內部與機器表面溫度的特殊之處，可對其故障情況做出判斷。紅外測溫具有不停電、不接觸、不解體以及可實現大面積的紅外成像分點分段分塊的監測，運用快捷、靈敏、圖像直觀等特點。目前具有重要作用的一項檢測技術就是利用紅外成像測定溫度，當前通過調研顯示，這一技術在發現氧化鋅避雷針早期受潮有著重要作用。

1 紅外測溫技術的原理

熱成像儀作為一種開源節流的監測工具，可用于診斷和檢查電氣系統、建筑構建以及機械方面。紅外成像的運作原理主要是借助測量輻射的變化作為一項能夠利用光電方面的設備進行研究的技術，它可以通過檢測輻射來達到其要測量的目的。輻射可以通過不需要直接中介的性能來進行測量，主要是利用熱能量的變化。根據最新的研究表明，地球上所有的東西均有不停的紅外線向外界發射。并且所有的發射都跟其自己的溫度有著很大的聯系。

2 電氣設備熱故障分類

當下，可以將電氣設備中出現的問題分成兩種，一種是外在故障，一種是內在故障。外在熱問題主要是過熱部分往四周發射紅外線。內在故障發熱的時間相對很長而且是持續不斷的，內在故障所散發的熱輻射可以持續的散發至外面。所以紅外線這一技術能夠很好的精準的檢測出內在過熱問題。

本文就內部發熱機理進行闡述，對于不同情況，將引發不一樣的相對應的熱效應，其大概涵蓋以下幾個部分：

第一部分，由于電阻的消耗的不斷提升所導致的產熱，這隸屬在電流效應。

第二部分，隸屬于電壓效應的產熱指的是，由于介持損耗而提升的產熱。

第三部分，因為絕緣性能不好等等產生的異常和鐵芯和可導磁部位故障引起的發熱，主要是絕緣不良等造成局部磁路不正常及引起的磁滯渦流損耗增大發熱，例如變壓器本體發熱等。

第四部分，由于電壓不穩定導致溫度的波動。在這一部分，往往是避雷針出現問題電壓設備問題主要體現在其設備密閉性能差，容易受水蒸氣影響，不防水。此外因為機器老化折損嚴重以至于絕緣性能不行，因此使得被放電擊穿。

3 故障診斷實例

江南電廠采用紅外測溫技術以來，堅持按照本廠關于紅外線測溫的規定，根據《帶電設備紅外診斷應用規范》，得知在依照管理設備采取紅外線檢測，有小部分機器出現了內在熱問題。此處的論述關鍵在于利用紅外線技術運用在氧化鋅避雷器之中，以便于更好的核實問題，作出改進。

3.1 異常情況及處理

2017年1月9日電氣檢修人員對220KV變電站設備進行紅外測溫工作，測溫時發現3695C相避雷器存在溫差較大，并在紅外成像儀上發現了過熱點。根據《帶電設備紅外診斷應用規范》中的導則，該溫度已超過紅外測溫導則的不大于1K的要求，檢測它的在線監督管理電流表，可以發現其數值從以前的0.7mA減低到3mA，余下的均是0.5mA，根據導則及分析判斷該缺陷為危急缺陷。II母線電壓互感器避雷器臨時停運，更換II母電壓互感器避雷器C相。

3.2 現場紅外成像分析

避雷器C相上節發熱區域溫度已基本與其他相相同，為上節避雷器全部閥片已成零值，承擔極少運行電壓。

避雷器下節整體均勻發熱，相間溫差6.7K，檢測環境溫度14℃，溫差折算系數2.16，折算后溫差14.47K。避雷器下節承擔了系統絕大部分運行電壓。

避雷器單節額定電壓102kV，超過額定電壓1.2倍以上，根據標準給出參數，在這一電壓下運行避雷器崩潰時間不超過2h。由于是低溫冬季，避雷器已在這一狀態下運行約5～6h。此避雷器應立即退出運行。判斷為氧化鋅避雷器進水受潮。

3.3 避雷器解體分析

2017年2月10日，對3695C相避雷器（1號）進行了解體檢查，檢查結果（部分圖片）如下圖1所示。

經檢查上節與下節連接處有過結冰現象，上節下部的壓力釋放膜有被冰壓裂的痕跡，上節下部承環銹蝕，閥片上的水跡清晰可見，里面結冰清晰可見，檢查判斷為進水結冰閥片受潮。

3.4 處理措施

為了預防同類事故發生，江電熱電廠采取如下措施：

首先，重點強調對于一個時間點制作的機器設備的問題檢測，同時對2010年生產的避雷器分類別進行檢測。

其次，加強對避雷器的運行監測，運行各值對避雷器泄漏電流進行記錄，發現異常及時匯報。

再者，不斷提升紅外測溫技術，為避雷器量身打造更高效的紅外測溫技術以及定制圖譜。

4 結語

經由紅外測量技術的有效運用，將其用于核查氧化鋅避雷器所產生的問題，尤其是在早期受潮這一問題上。能夠得出紅外檢測技術，對于進行設備的檢測問題上具有非常高效、簡便的特性。伴隨紅外測溫技術的不斷改進與提升，其設備性能不斷優化，使用費用不斷減低，通過不斷的努力，我們完全可以期待紅外測溫這項技術得到更大的提升，在電氣設備發揮更大的作用，造福社會。

參考文獻

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