電力設備典型缺陷紅外診斷研究

李艷鵬，張 海，米康民

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001；2.國網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001）

電力設備典型缺陷紅外診斷研究

李艷鵬1，張 海2，米康民2

（1.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001；2.國網(wǎng)山西省電力公司，山西 太原 030001）

電力設備紅外診斷技術(shù)已成為電力設備狀態(tài)評價工作的重要手段之一。通過對生產(chǎn)實際中發(fā)現(xiàn)的電氣連接不良、導線螺旋發(fā)熱和變壓器油箱螺栓發(fā)熱等典型設備缺陷進行分析，總結(jié)了電力設備熱缺陷的典型特征，并給出了缺陷致熱的內(nèi)在機理。

電力設備；紅外診斷；熱缺陷；典型特征

0 引言

紅外檢測技術(shù)是利用被測物因其自身的溫度，會不停地向外輻射紅外熱能，通過吸收這種紅外輻射能量，可以測出設備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設備發(fā)熱情況。

運行中的電力設備，大多數(shù)故障都是逐步發(fā)生和發(fā)展的，而這些故障從熱診斷角度來講一般伴隨有熱缺陷，電力設備的不同缺陷會因為發(fā)熱機理和傳熱路徑的不同而引起設備表面不同的發(fā)熱，對設備表現(xiàn)出的不同熱特征進行分析、研究，就可以借此判斷設備的缺陷性質(zhì)和部位[1]。

1 典型缺陷診斷分析

1.1 電氣連接不良缺陷

電力設備載流回路電氣連接不良、松動或接觸表面氧化會引起接觸電阻增大。電流通過時，在串聯(lián)回路中接觸電阻變大部位或并聯(lián)回路中接觸良好部位會產(chǎn)生更多的電阻損耗發(fā)熱，形成明顯的過熱點，熱量會以此為中心向周圍導體或介質(zhì)傳遞。

電氣連接不良缺陷在電力設備中紅外診斷率最高，但連接不良存在內(nèi)部連接和外部連接兩種情況，區(qū)分不出是內(nèi)部缺陷還是外部缺陷，就不能正確判斷缺陷性質(zhì)。圖1為高壓套管外部引線連接不良缺陷。圖2為電流互感器內(nèi)部連接松動缺陷。

圖1 套管外部接線頭發(fā)熱

圖2 電流互感器內(nèi)部接頭發(fā)熱

從圖1和圖2并結(jié)合設備的發(fā)熱和熱傳遞特點分析可知，外部連接不良缺陷圖譜有明顯的發(fā)熱點，最高溫度點在連接處，且溫升向周圍呈遞減分布。而內(nèi)部連接不良缺陷圖譜與外部連接不良相比，發(fā)熱區(qū)域面積較大，且外部連接部位不是溫度最高點，符合熱傳遞規(guī)律。

1.2 導線的螺旋狀發(fā)熱分析

在紅外診斷中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)鋼芯鋁絞線出現(xiàn)螺旋狀的發(fā)熱特征，如圖3所示。

圖3 導線壓接不良引起的發(fā)熱

DL/T664—2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》中也有此類發(fā)熱，但未闡述其發(fā)熱原因，文獻 [2]解釋此類發(fā)熱為導線散股后表面電場畸變引起電暈發(fā)熱，但文中檢測到的案例發(fā)熱點已達到160℃，因此并不單是小能量電暈能引起的發(fā)熱溫度。

為了查找發(fā)熱的根本原因，停電檢修期間對此導線進行了檢查試驗，從圖4可看到導線外觀已發(fā)生變化，導線為LGJQ-240型鋼芯鋁絞線，24根鋁線，其中2根鋁線已呈灰白色，呈螺旋狀，明顯區(qū)別于其他鋁線，即為圖譜中溫度高的鋁線。

圖4 導線散股可見光（發(fā)白的為散股線）

表1 導線回路電阻試驗數(shù)據(jù)μΩ

根據(jù)表1試驗結(jié)果可知，24根鋁線2根發(fā)熱鋁線承擔總電流約55%，比其余22根鋁線載流還大，從而導致2根鋁線嚴重發(fā)熱。由此可見，2根載流量大的導線回路電阻小，與導線線夾連接良好。

為了驗證測試分析結(jié)果，現(xiàn)場對導線連接線夾處進行了解體驗證，發(fā)現(xiàn)2根發(fā)熱鋁線已和線夾熔接在一起，進一步證明了測試結(jié)果。

通過試驗和解體驗證可知，導線散股屬于壓接不良的一種表現(xiàn)形式，導線表面溫度冷熱交替，呈螺旋狀發(fā)熱的本質(zhì)在于導線線夾處壓接不良或壓力不均，壓接良好線股溫升高于壓接不良線股溫升。

1.3 電磁致熱缺陷分析

對于有工作磁回路或運行中能產(chǎn)生磁回路的高壓電氣設備，由于設備結(jié)構(gòu)設計不合理、材質(zhì)問題，漏磁會在附近的導電材料中形成環(huán)（渦）流，導致?lián)p耗增加而發(fā)熱。變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱是一種常見的電磁致熱缺陷，發(fā)熱本身對變壓器運行并無影響，但變壓器鐘罩螺栓溫度過高，會引起變壓器密封圈老化損壞，造成變壓器滲油、受潮，導致缺陷擴大，因此應依據(jù)發(fā)熱情況加以區(qū)分，并給出合理的處理措施。圖5為變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱圖譜。

圖5 漏磁引起變壓器油箱螺栓發(fā)熱

依據(jù)DL/T664—2008《帶電設備紅外診斷應用規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，發(fā)熱原因可能為漏磁在螺栓上形成的渦流發(fā)熱，采取了更換為不導磁的不銹鋼螺栓，但發(fā)熱未明顯改善，如圖6所示。

圖6 更換不銹鋼螺栓處理

考慮變壓器運行年限較長，為老舊變壓器，未設計安裝磁屏蔽，分析可能是由于漏磁在此處的上、下油箱蓋分布不同，導致上、下油箱蓋存在電位差，而此處又沒有有效等電位連接，因此在螺栓上形成電流，從而導致發(fā)熱。根據(jù)分析結(jié)果現(xiàn)場采取加裝絕緣墊的方法隔離電流通路，有效地降低了螺栓的發(fā)熱。處理后的紅外圖譜如圖7所示。

圖7 處理后紅外圖

2 結(jié)論

通過案例分析和現(xiàn)場試驗論證可以總結(jié)得出如下結(jié)論。

a）對于連接不良發(fā)熱缺陷，外部連接不良缺陷圖譜有明顯的發(fā)熱點，最高溫度點在連接處，且溫升向周圍呈遞減分布。內(nèi)部連接不良缺陷圖譜與外部連接不良相比，發(fā)熱區(qū)域面積較大，且外部連接部位不是溫度最高點。

b）導線散股屬于壓接不良的一種表現(xiàn)形式，導線表面溫度冷熱交替，呈螺旋狀發(fā)熱的本質(zhì)在于導線線夾處壓接不良或壓力不均，壓接良好線股溫升高于壓接不良線股溫升。

c）變壓器鐘罩螺栓發(fā)熱應區(qū)分不同情況，分別采用加裝短路環(huán)、加絕緣墊或更換不銹鋼螺栓等方式消除缺陷。

[1]陳衡，侯善敬.電力設備故障紅外診斷 [M].中國電力出版社，1999：1-10.

[2]陳鄧偉，王長義.基于功率損耗原理分析的電氣設備發(fā)熱研究 [J].電氣技術(shù)，2013，（1）：43-45.

Research of Infrared Diagnosis of Electrical Equipment Typical Defects

LIYanpeng1,ZHANG Hai2,M IKangm in2

（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Infrared diagnosis technology ofelectric equipmenthasbecome one of the importantmeans to evaluate the state ofelectric equipment.In this paper,the typicalequipmentdefects such as poor electric connection,electric wire spiralheatand transformer tank bolt heating were analyzed.Based on the analysis,the typical characteristics of thermal defects were summarized.Furthermore,the inner mechanism ofheating defectswereanalyzed.

electricalequipment；infrared diagnosis；thermaldefects；typicalcharacteristics

TM83；TN219

A

1671-0320（2016）06-0008-03

2016-07-21，

2016-10-14

李艷鵬（1982），男，山西高平人，2007年畢業(yè)于西南交通大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，高級工程師，從事高壓試驗與帶電檢測技術(shù)工作；

張 海（1980），男，山西榆次人，2006年畢業(yè)于太原理工大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，高級工程師，從事高壓開關(guān)管理工作；

米康民（1973），男，山西河津人，1994年畢業(yè)于武漢水利電力大學高電壓及絕緣技術(shù)，高級工程師，從事高電壓試驗技術(shù)研究工作。