2012年江蘇省電廠電氣一次設(shè)備紅外檢測及分析

紅外檢測的對象主要為具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的各電壓等級電氣設(shè)備，包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、高壓套管、電力電容器、避雷器、電力電纜、母線、導(dǎo)線、絕緣子等[1]。紅外檢測能夠在早期熱異常的過程中及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，提高檢修工作效率，有效延長設(shè)備的使用壽命，節(jié)約運行成本。

1 2012年電氣一次設(shè)備紅外檢測

2012年的技術(shù)監(jiān)督工作中，3名檢測人員從6月12日至8月2日，對江蘇省內(nèi)燃煤、燃?xì)?、核電、抽水蓄能等二十余座電廠的各電壓等級電氣一次設(shè)備進(jìn)行了紅外檢測，其中變壓器約105臺，斷路器200余組，電流互感器400余組，隔離開關(guān)400余組，電壓互感器150余組，避雷器180余組，電纜終端10組，此外還有較多數(shù)量的懸掛絕緣子、支柱絕緣子等，現(xiàn)場檢測使用儀器為SAT及FLIR系列2臺高精度紅外熱像儀。在整個紅外檢測過程中，檢測到的設(shè)備發(fā)熱缺陷主要有以下幾類：

（1）變壓器套管柱頭,隔離開關(guān)刀口及轉(zhuǎn)頭，斷路器導(dǎo)線接頭等發(fā)熱；

（2）電容式電壓互感器油箱發(fā)熱；

（3）電流互感器內(nèi)、外接頭發(fā)熱；

（4）套管、絕緣子等表面污穢致熱。

上述各類設(shè)備發(fā)熱缺陷，有些屬于往年檢測中已存在發(fā)熱缺陷隱患且監(jiān)視運行的，有些則屬于2012年新增發(fā)熱缺陷。

2典型缺陷及分析

紅外檢測的判斷方法一般分為表面溫度判斷法、同類比較判斷法、圖像特征判斷法、相對溫差判斷法、檔案分析判斷法、實時分析判斷法。檢測人員在現(xiàn)場檢測時應(yīng)注意綜合運用各種方法以快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱缺陷。

2.1變壓器類

2012年7月26日對常州某電廠1臺220 kV主變進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)其B相套管柱頭存在過熱缺陷，紅外熱像如圖1所示。

圖1某電廠2號主變B相

該2號主變B相套管柱頭處熱點溫度60.4℃，A相和C相套管相同部位分別為43.2℃，44.1℃，與B相溫差約16 K，相對溫差約74%。按照DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中套管柱頭發(fā)熱缺陷的有關(guān)內(nèi)容，屬于嚴(yán)重缺陷（熱點溫度＞55℃或相對溫差δ≥80%）。該部位在往年檢測中未發(fā)現(xiàn)過熱現(xiàn)象，為新增發(fā)熱缺陷，此處應(yīng)為柱頭內(nèi)部接觸不良引起，應(yīng)對柱頭內(nèi)部并線等進(jìn)行緊固處理。

2.2互感器類

2012年互感器類設(shè)備檢測過程中較為典型的缺陷為電壓互感器油箱發(fā)熱，電流互感器內(nèi)、外接頭發(fā)熱。

2.2.1電壓互感器

2012年7月25日對蘇州某電廠220 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)2條220 kV出線電壓互感器（均為電容式電壓互感器）油箱部位存在過熱缺陷，并且套管污穢現(xiàn)象嚴(yán)重。紅外熱像如圖2、圖3所示。

圖2中電壓互感器油箱部位最高溫度39.1℃，圖3中電壓互感器最高溫度38.9℃，觀察2臺電壓互感器成像可以明顯看到其下部油箱部位較套管區(qū)域溫度顯著升高，應(yīng)結(jié)合檢修機(jī)會對其內(nèi)部進(jìn)行檢查、處理。電容式電壓互感器油箱發(fā)熱故障較為多見的是由于電磁單元內(nèi)部或外部故障使保護(hù)電阻或阻尼電阻長時間通流發(fā)熱所致[2，3]。檢測到存在油箱發(fā)熱缺陷時應(yīng)注意觀察其缺陷發(fā)展，綜合分析油相關(guān)試驗結(jié)果及溫升、部位等情況，對缺陷的性質(zhì)進(jìn)行初步判定，避免盲目停電。

2.2.2電流互感器

（1）某500 kV電流互感器接頭處發(fā)熱缺陷。2012年7月16日對蘇北某電廠500 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)某電流互感器A相、C相外部接頭處發(fā)熱現(xiàn)象較為明顯，紅外熱像如圖4、圖5所示。

2012年的現(xiàn)場檢測中發(fā)現(xiàn)有多家電廠存在電流互感器各部位的過熱缺陷，主要為電流互感器內(nèi)、外接頭處發(fā)熱。

觀察紅外成像，A相、C相缺陷部位熱點溫度分別為43.7℃，44.0℃，與正常相B相溫差約為5 K，為一般過熱缺陷（溫差不超過15 K）,未達(dá)到嚴(yán)重缺陷熱點溫度＞80℃或相對溫差δ≥80%的規(guī)定，應(yīng)監(jiān)視運行，日常巡視中應(yīng)加強(qiáng)對上述部位的紅外檢測。

（2）某220 kV電流互感器發(fā)熱缺陷。2012年7月12日對徐州某電廠500 kV，220 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)一組電流互感器A相變比接頭部位存在過熱缺陷。紅外熱像如圖6所示。

圖6某電流互感器A相導(dǎo)流板螺絲發(fā)熱缺陷

圖6中，該電流互感器A相溫度最高點溫度為43.5℃，與正常相B相、C相相同位置溫差約為6 K，該發(fā)熱部位屬于典型的電流互感器變比接頭連接不良導(dǎo)致的一般過熱缺陷（溫差不超過15 K，未達(dá)到嚴(yán)重缺陷熱點溫度＞80℃或相對溫差δ≥80%的規(guī)定）。

（3）某500 kV電流互感器接頭發(fā)熱缺陷。2012年8月2日對蘇北某電廠500 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)某500 kV電流互感器的C相存在接頭部位過熱缺陷，紅外熱像如圖7所示。

圖7某500 kV電流互感器C相發(fā)熱缺陷

圖7中，溫度最高點熱點溫度為47.0℃，與A相、B相溫差約5～6 K，屬于一般過熱缺陷（溫差不超過15 K），該發(fā)熱缺陷為典型的接觸不良致熱現(xiàn)象。電流互感器外接頭發(fā)熱原因一般為接頭接觸不良。接頭處的壓力是否合適、接觸面的氧化程度等均不同程度影響接觸電阻，從而影響接頭發(fā)熱狀況。

2.3套管類

套管類設(shè)備存在的問題多為套管表面污穢致熱。2012年7月25日對蘇州某電廠220 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測，該升壓站為室內(nèi)布置，檢測時發(fā)現(xiàn)大量設(shè)備存在表面污穢致熱現(xiàn)象。以某電壓互感器為例，其紅外熱像如圖8所示。

從圖8中可以明顯觀察到該電壓互感器存在顯著的表面污穢致熱現(xiàn)象。該升壓站內(nèi)設(shè)備表面污穢現(xiàn)象較普遍，應(yīng)利用檢修機(jī)會清理污穢，同時在日常巡檢工作中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

圖8某電壓互感器表面污穢致熱

2.4絕緣子類

絕緣子類設(shè)備存在的問題為表面污穢。2012年7月25日對蘇州某電廠220 kV室內(nèi)布置升壓站進(jìn)行紅外檢測，絕緣子表面污穢致熱缺陷較為普遍，包括刀閘、接地刀閘支柱絕緣子，母線懸掛絕緣子等。典型表面污穢缺陷紅外熱像如圖9、圖10所示。

圖9、圖10的220 kV母線懸掛絕緣子及某閘刀支柱絕緣子紅外成像圖譜中，表面污穢現(xiàn)象顯著，應(yīng)結(jié)合檢修對污穢部位進(jìn)行處理。套管、絕緣子表面污穢致熱主要特征為以瓷盤為發(fā)熱區(qū)的熱像，發(fā)熱區(qū)由于表面污穢導(dǎo)致絕緣子泄漏電流增大而導(dǎo)致的發(fā)熱較為明顯。運行環(huán)境污穢條件下，絕緣子將不同程度降低絕緣性能，易導(dǎo)致發(fā)生閃絡(luò)，從而對正常電力生產(chǎn)造成危害。該類缺陷目前在江蘇省內(nèi)較常見于室內(nèi)布置且投運時間較長的電氣設(shè)備，由于空氣流通不暢、灰塵累積易造成絕緣子以及高壓套管等表面污穢致熱。

2.5金屬連接類

金屬連接類設(shè)備發(fā)熱比較常見于接頭與線夾、金屬導(dǎo)線、隔離開關(guān)的刀口與轉(zhuǎn)頭等。在2012年的檢測中也發(fā)現(xiàn)了一定數(shù)量金屬連接部位的發(fā)熱缺陷問題。

（1）某500 kV閘刀發(fā)熱缺陷。2012年7月24日對南京某電廠500 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)某500 kV閘刀B相存在過熱缺陷，其紅外成像如圖11所示。

圖11 50322閘刀B相

圖11中，缺陷部位熱點溫度為45.2℃，與正常相A相、C相溫差約為5 K，由接觸不良引起，屬于一般缺陷（溫差不超過15 K未達(dá)到嚴(yán)重缺陷熱點溫度＞80℃或相對溫差δ≥80%的規(guī)定）。

（2）某220 kV閘刀發(fā)熱缺陷。2012年8月1日對鎮(zhèn)江某電廠220 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)某220 kV閘刀C相存在較為明顯的過熱缺陷，紅外熱像如圖12所示。

圖12某220 kV閘刀C相刀口發(fā)熱

圖12中，該閘刀主變側(cè)刀口熱點溫度為88.0℃，與正常相溫差達(dá)42 K，相對溫差約為80%，屬于嚴(yán)重缺陷。金屬連接類設(shè)備過熱缺陷可見于各類設(shè)備，如導(dǎo)線接頭接觸不良，隔離開關(guān)彈簧壓接不良、轉(zhuǎn)頭接觸不良等，此類缺陷由于發(fā)熱往往較為顯著，在現(xiàn)場檢測中易于發(fā)現(xiàn)。在省內(nèi)一些投運時間較長的升壓站中，該缺陷較為多見。

2.6開關(guān)類

2012年8月15日對南京某電廠500 kV升壓站進(jìn)行紅外檢測時，發(fā)現(xiàn)其500 kV的5002開關(guān)A相主變側(cè)導(dǎo)線接頭部位存在較為明顯的過熱缺陷。紅外熱像如圖13所示。

圖13 5002開關(guān)A相主變側(cè)

觀察圖13，接頭處熱點溫度80.6℃，與正常相溫差42 K，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定屬于嚴(yán)重過熱缺陷，屬于連接部位接觸不良致熱。2012年的檢測工作中，開關(guān)類設(shè)備本體未發(fā)現(xiàn)明顯的發(fā)熱缺陷，存在的問題一般為類似上述5002開關(guān)A相的各類接觸不良致熱問題。

3結(jié)束語

基于2012年紅外檢測工作中檢測到的各類缺陷，建議電廠巡檢人員在今后現(xiàn)場檢測時應(yīng)注意以下發(fā)熱缺陷類型及缺陷設(shè)備類型：

（1）對于變壓器類設(shè)備的檢測，應(yīng)重視各電廠主變封閉母線及升高座部位由于渦流引起的發(fā)熱缺陷的檢測。檢測時應(yīng)注意對比相似負(fù)荷、環(huán)境條件下的歷史檢測數(shù)據(jù)。

（2）互感器類設(shè)備的發(fā)熱缺陷逐年增加，應(yīng)加強(qiáng)對于電流互感器內(nèi)、外連接不良致熱缺陷及電壓互感器油箱發(fā)熱缺陷的檢測。

（3）套管類及絕緣子類的問題主要為表面污穢致熱。室內(nèi)升壓站的電廠也應(yīng)對此類缺陷加以重視。沿海電廠，由于空氣鹽分高、腐蝕性強(qiáng)，應(yīng)加強(qiáng)表面污穢致熱檢測。

（4）對于電壓致熱效應(yīng)設(shè)備的檢測應(yīng)更加細(xì)致，對于細(xì)微的溫差也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)重視。

此外，對于紅外檢測工作現(xiàn)場，電廠巡檢人員應(yīng)注意做到避免日照強(qiáng)、環(huán)境溫度高時進(jìn)行檢測，負(fù)荷常年較高的電廠可根據(jù)實際情況縮短檢測周期。抽水蓄能電站由于經(jīng)常不能滿足精確檢測要求的通電時間等條件，應(yīng)根據(jù)自身實際，結(jié)合過往檢測情況對設(shè)備發(fā)熱狀況進(jìn)行判斷，同時各電廠應(yīng)建立紅外診斷數(shù)據(jù)庫，有序管理歷史檢測數(shù)據(jù)，注意對設(shè)備發(fā)熱缺陷發(fā)展的監(jiān)視，為合理安排檢修工作提供依據(jù)。

[1]DL/T 664—2008.帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2008.

[2]何子?xùn)|，付煒平，霍春燕.紅外監(jiān)測診斷電容式電壓互感器故障分析[J].高電壓技術(shù)，2008，34(6)：1310-1312.

[3]張 霽.電容式電壓互感器的特點及存在問題[J].江蘇電機(jī)工程，2000，19(1)：35-36.