【摘要】本文對紅外檢測中發(fā)現(xiàn)的10kV電容器組異常發(fā)熱進行了分析與診斷,并通過電氣試驗對電容器組進行檢查以及探討異常發(fā)熱的產(chǎn)生原因,從而驗證了紅外檢測的可靠性。
【關(guān)鍵詞】紅外診斷;電容器組;發(fā)熱;探討
1.引言
帶電設(shè)備紅外檢測是一種非接觸性的溫度測量手段,在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。如今,江門地區(qū)的變電維護部門根據(jù)Q/CSG1 0007-2004《電力設(shè)備預防性試驗規(guī)程》對相關(guān)的電力設(shè)備進行每年一次或每年兩次的紅外檢測,從中發(fā)現(xiàn)了一些運行設(shè)備的異常發(fā)熱情況以及不同程度的缺陷,及時處理缺陷使電力設(shè)備的安全運行得到了保障。
2005年4月,我們對110kV農(nóng)林站進行了定期的紅外檢測,發(fā)現(xiàn)四組10kV并聯(lián)電容器組都出現(xiàn)了不同程度的異常發(fā)熱,發(fā)熱的情況是以前沒有遇到過的,部分電容器還超過了DL/T664-1999《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應用導則》的標準,這引起了我們的重視。停電后對異常的電容器和正常的電容器進行了電氣試驗和油化驗,通過結(jié)果的對比與分析確定缺陷的存在原因,從而也驗證了紅外檢測的可靠性。
2.電容器異常發(fā)熱的產(chǎn)生
10kV并聯(lián)電容器組是電力系統(tǒng)普遍應用的一種電氣設(shè)備,其基本主體是一個電容元件。110kV農(nóng)林站的10kV電容器組是無錫電力電容器廠的產(chǎn)品,型號為BFF11/√3-100-1W,其中浸漬劑為二芳基乙烷,紙膜復合介質(zhì)。該型號的電容器由箱殼和芯子組成,芯子由若干個元件和絕緣件迭壓組成,元件用電容器紙或膜紙復合作為介質(zhì)和鋁箔作極板卷制組成。在芯子元件中元件結(jié)成并聯(lián)或串聯(lián),電容器每臺都配備了單獨的熔斷器。電容器周圍的環(huán)境溫度不可太高,也不可太低。按電容器有關(guān)技術(shù)條件規(guī)定,電容器的工作環(huán)境溫度一般以40℃為上限。電容器工作時,其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應低于65℃,最高不得超過70℃,否則會引起熱擊穿,或是引起鼓肚現(xiàn)象。
運行中電力電容器的常見故障包括受潮、絕緣老化、漏油、浸漬不良等幾種類型。受潮是因制造質(zhì)量不良或安裝工藝不佳,會引起密封不嚴或密封件老化,造成電容器芯體受潮,大多數(shù)故障點出現(xiàn)在電容器上部,通過冷熱循環(huán)產(chǎn)生的負壓而進水,致使內(nèi)部容易吸潮的元件和絕緣介質(zhì)吸收水分后,絕緣介質(zhì)損耗增大,并嚴重發(fā)熱,而且受潮發(fā)熱后,絕緣介質(zhì)的介質(zhì)損耗還會進一步增加,造成局部或整體放電擊穿等事故。絕緣老化是電力電容器運行年久后,長期耐壓可導致絕緣介質(zhì)性能劣化,介質(zhì)損耗及發(fā)熱量增加。一般受潮和老化故障的熱像特征呈現(xiàn)為整體發(fā)熱的熱像,發(fā)熱嚴重者伴隨有“鼓肚子”的外觀特征,此時的熱像特征是一個以“肚子”上部為中心的熱像。
3.紅外檢測與結(jié)果
2005年4月19日,我們對110kV農(nóng)林站帶電設(shè)備進行紅外成像定期檢測。檢測儀器為FLIR公司的紅外熱像儀P60,天氣晴,環(huán)境溫度為30℃,濕度為75%,檢測過程中發(fā)現(xiàn)10kV#1、#2、#3、#4電容器組中各有若干只電容器異常發(fā)熱,熱像特征為整體出現(xiàn)異常高的溫升,部分檢測結(jié)果如表1所示。
根椐DL/T664-1999《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應用導則》,并聯(lián)電容器正常熱像特征為中上部及頂部鐵殼有明顯溫升,異常熱像特征為整體或局部出現(xiàn)異常高的溫升。浸漬材料為二芳基乙烷的電容器允許溫升80℃安裝場所最高環(huán)境溫度,相對溫差≦30%。
對照結(jié)果和《導則》,所檢測的電容器相對溫差超過了30%,而且紅外熱像圖顯示電容器整體異常發(fā)熱(見圖1,中間一只為#1電容器組異常發(fā)熱的22號電容器,左右邊為正常的電容器)。初步結(jié)論為異常發(fā)熱的電容器存在內(nèi)部故障,缺陷性質(zhì)有待進一步檢查來確定,因此要求運行部門及時將這四組電容器停電。
4.電氣試驗與油化驗的分析
《導則》要求當并聯(lián)電容器熱像異?;蛲愊鄬夭畛瑯藭r,應用其他手段確定缺陷性質(zhì)及處理意見。因此,我們對有問題的電容器進行了跟蹤檢查。
4月27日,我們選擇了一只正常的電容器和兩只異常發(fā)熱的電容器分別進行常規(guī)電氣試驗和油化驗,試驗內(nèi)容包括電容值測量、絕緣電阻測量、交流耐壓、介質(zhì)損耗因數(shù)測量、油耐壓及油tgδ測量。試驗時的氣溫為26℃,濕度為75%,具體試驗結(jié)果如表2-4所示。
根據(jù)以上常規(guī)試驗可知,異常發(fā)熱的電容器與正常的電容器有如下的差別:
(1)正常的與異常的電容器電容值都沒有發(fā)生較大的改變。
(2)異常的電容器絕緣電阻低于規(guī)程要求的2000MΩ,正常的符合要求。
(3)異常的電容器極對殼介質(zhì)損耗因數(shù)明顯大于正常電容器的數(shù)值。
(4)正常的與異常的電容器都能通過交流耐壓試驗。
(5)異常的電容器油化驗中油耐壓不能通過,同時tgδ超標;正常的電容器試驗合格。
由此可見,紅外檢測異常發(fā)熱的電容器存在一定的絕緣缺陷。為了進一步探討,我們對異常的電容器進行仔細觀察,發(fā)現(xiàn)電容器的套管底部與金屬外殼的粘合處出現(xiàn)極其細微的滲油現(xiàn)象。因此我們可以做出如下結(jié)論:由于長期承受運行電壓和電流的作用,使電容器芯子膜紙復合介質(zhì)出現(xiàn)受潮或老化等現(xiàn)象,引起了異常發(fā)熱。
5.結(jié)論
通過對異常發(fā)熱的電容器進行常規(guī)的電氣試驗與油化驗,發(fā)現(xiàn)異常發(fā)熱的電容器是存在一定的缺陷的,這與紅外檢測的結(jié)果是一致的。試驗結(jié)果證明,帶電設(shè)備紅外檢測手段作為一種新型的診斷技術(shù)是行之有效的,可靠性較大,值得我們進一步推廣和不斷探討。
預防10kV電容器組的異常發(fā)熱,應該在運行中加強巡視與維護,注意觀察電力電容運行的電壓、電流和環(huán)境溫度不得超過制造廠家規(guī)定的范圍。一般允許在1.05倍額定電壓下工作,但最高不允許在一晝夜中超過1.1倍額定電壓(瞬時過電壓除外)下運行超過6小時;電流也不應超過額定電流的1.3倍,同時還要嚴禁三相嚴重不平衡時運行;外殼溫度一般不應超過55攝氏度,周圍溫度也應在40至零下25攝氏度之間。另外,發(fā)現(xiàn)電容器外殼有膨脹、漏油、滲油,或者箱壁產(chǎn)生棱角、嚴重凸出、產(chǎn)生異響,都應立即停用,防止爆裂起火。通過這樣,確保電容器組的安全可靠運行。
參考文獻
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