紅外成像技術(shù)在電氣設(shè)備檢測(cè)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(shí)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(cè)溫；刀閘發(fā)熱；監(jiān)測(cè)；檢修；

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展持續(xù)快速增長(zhǎng)，國(guó)民生活水平的不斷提高，加大了對(duì)用電量的需求，這也對(duì)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(duì)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(cè)，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(xiàn)板、刀閘出線(xiàn)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(dòng)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(huì)發(fā)生電弧，進(jìn)而變?yōu)榻拥囟搪?，造成惡性事故，?yán)重威脅著電網(wǎng)的安全運(yùn)行，同時(shí)也對(duì)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(kāi)關(guān)嘲污垢、銹蝕導(dǎo)致觸共燒壞事故.目前采用紅外測(cè)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(qǐng)隔離開(kāi)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(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)的停電往往需要整段母線(xiàn)的停運(yùn)。因此，為安排一臺(tái)隔離開(kāi)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(zhǎng)的停電時(shí)間，不僅耗費(fèi)巨大的人力和物力，還嚴(yán)重影響客戶(hù)的用電和公司的供電量。

2.紅外測(cè)溫監(jiān)測(cè)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(cè)溫方法，及時(shí)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(cè)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(cè)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(cè)人員可以通過(guò)分析找出設(shè)備已存或潛在的問(wèn)題。紅外線(xiàn)診斷技術(shù)的應(yīng)用是對(duì)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(xiàn)試驗(yàn)中所不易或無(wú)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(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)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(gè)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(cè)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(hào)為GW4型。2010年以來(lái)，運(yùn)行的刀閘缺陷13益增多，突出表現(xiàn)為刀

閘的接線(xiàn)板、月閘出線(xiàn)座、刀口發(fā)熱缺陷，其中刀門(mén)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(duì)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(cè)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(chǎng)照片可以看出，這個(gè)是屬于單側(cè)觸指發(fā)熱現(xiàn)象。這個(gè)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(méi)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：?jiǎn)蝹?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(huì)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(kāi)關(guān)柜及503CT柜紅外測(cè)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(xiàn)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(xiàn)板發(fā)熱、刀閘刀口發(fā)熱、出線(xiàn)座發(fā)熱）。所以，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)家在刀閘的觸頭設(shè)計(jì)上不合理。廠(chǎng)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(guò)關(guān)等，造成接觸不良發(fā)熱。對(duì)于這種發(fā)熱缺陷只能是在選擇隔離刀閘的廠(chǎng)家和型號(hào)時(shí)應(yīng)選擇知名度高、刀閘質(zhì)量好的廠(chǎng)家，同時(shí)在購(gòu)買(mǎi)隔離刀閘前寫(xiě)好技術(shù)規(guī)范書(shū)，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(xiàn)板上螺絲擰的不緊發(fā)熱，就是說(shuō)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(guò)緊引起的發(fā)熱。有些接線(xiàn)板較大，但是只有兩個(gè)螺絲在起緊固作用，在安裝時(shí)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(xiàn)板通常是鋁或銅制的，材質(zhì)比較軟，造成接線(xiàn)板的兩端輕微的翹起，使接線(xiàn)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(lái)把握，不能過(guò)小，也不能過(guò)大。盡量使用力矩扳手進(jìn)行緊固。同時(shí)在接線(xiàn)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(guò)程中調(diào)試不當(dāng)，造成刀閘在合閘時(shí)某相合閘不到位，接觸不良或安裝時(shí)可能由于刀閘水平連桿的某—個(gè)并帽螺絲擰的不是很緊，運(yùn)行人員通過(guò)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(méi)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(shí)刀閘沒(méi)有合到位，檢查不認(rèn)真，沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)合閘不到位的現(xiàn)象，造成運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)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(duì)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(cè)數(shù)據(jù)，以確保在—個(gè)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(zhuān)業(yè)必須利用設(shè)備停電機(jī)會(huì)加強(qiáng)定期檢查維護(hù)工作，尤其是對(duì)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(xiàn)板、出線(xiàn)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(chǔ)備工作。

紅外成像技術(shù)對(duì)我公司所屬各變電站電氣設(shè)備的檢測(cè)應(yīng)用雖已十分廣泛，但在以下幾個(gè)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(zhǎng)期過(guò)熱，經(jīng)多次紅外成像檢測(cè)，雖整體溫度較高，但無(wú)明顯的局部發(fā)熱圖譜。因此，對(duì)檢測(cè)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(duì)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(duì)紅外成像檢測(cè)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(guò)多年的測(cè)試實(shí)踐，對(duì)隔離開(kāi)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(cè)溫能對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)帶電檢測(cè)，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(xiàn)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展的水平來(lái)看，還不能對(duì)所有設(shè)備的內(nèi)部故障做出準(zhǔn)確判斷。因此對(duì)于內(nèi)部故障的檢測(cè)應(yīng)將常規(guī)試驗(yàn)手段和紅外線(xiàn)檢測(cè)手段有機(jī)結(jié)合，才能互補(bǔ)。

總之，我們紅外測(cè)溫時(shí)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(wèn)題，解決問(wèn)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(shí)才能進(jìn)行比較，我們?cè)诎l(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不僅要按照導(dǎo)則的要求進(jìn)行定性，而且要通過(guò)一些手段和方法找出發(fā)熱的成因，具體問(wèn)題具體分析。