紅外測溫技術(shù)在變電設(shè)備維護(hù)中的應(yīng)用

連心

摘 要：本文介紹了紅外測溫技術(shù)原理、判斷方法，總結(jié)了電力設(shè)備發(fā)熱的原因。并從日常自維護(hù)工作中通過紅外測溫發(fā)現(xiàn)的電力設(shè)備熱缺陷案例中列舉三起典型案例進(jìn)行詳細(xì)分析介紹， 表明了通過紅外測溫可發(fā)現(xiàn)變壓器各部件，如套管、箱體螺栓、油路系統(tǒng)等存在的缺陷。通過及時跟蹤處理缺陷，可減少停電事故，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：紅外測溫技術(shù)；缺陷；典型案例

中圖分類號：TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0164-02

紅外測溫技術(shù)是依據(jù)被測物體熱輻射產(chǎn)生的熱量而對其進(jìn)行迅速、高效、真實的溫度測量。非接觸式紅外測溫儀通過鏡頭接收被測物體輻射出的紅外線，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，然后經(jīng)過專門信號處理系統(tǒng)放大后轉(zhuǎn)成視頻，在屏幕上顯示出與物體表面熱分布相應(yīng)的熱圖像并推斷被測目標(biāo)表面溫度的一種技術(shù)。紅外測溫技術(shù)具有無接觸、準(zhǔn)確直觀、無需將設(shè)備停電，造成負(fù)荷損失等優(yōu)點(diǎn)，在診斷電氣設(shè)備熱缺陷方面應(yīng)用廣泛，發(fā)揮重要的作用。

1 電力設(shè)備發(fā)熱原因

1.1 電流致熱型設(shè)備發(fā)熱

電流通過導(dǎo)體引起發(fā)熱，常見于電氣設(shè)備和金屬部件的連接、金屬部件和金屬部件連接的接頭、線夾、刀口等這類由于部件氧化或接觸松動引起電阻變大，在電流作用下過熱，發(fā)熱功率P=I2R。

1.2 電壓致熱型設(shè)備發(fā)熱

由固體、液體、氣體等電介質(zhì)材料組成的絕緣材料在交流電壓的作用下，由于有泄露電流通過，都會有能量損耗。這部分消耗的能量將轉(zhuǎn)化為熱能。在單位時間內(nèi)所消耗的能量稱為絕緣介質(zhì)損耗。損耗功率P=U2·ω·C·tgδ與電壓的大小成正比，與負(fù)荷電流無關(guān)。當(dāng)絕緣受潮、老化或溫度過高、電壓過高時，絕緣介質(zhì)的損耗增大，有功功率損耗明顯增加，使運(yùn)行設(shè)備發(fā)熱。

1.3 綜合致熱型設(shè)備發(fā)熱

設(shè)備發(fā)熱原因比較復(fù)雜，綜合了電流致熱型和電壓致熱型的特點(diǎn)，或者由鐵磁損耗引起。如變壓器的空載損耗不僅會引起額外的功率損耗，還會使變壓器的鐵芯發(fā)熱，線圈溫度升高，引起設(shè)備金屬表面發(fā)熱。

2 判斷方法

在《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范（DL/T 664-2008）》中有說明了六種判斷方法，即表面溫度判斷法、同類比較判斷法、相對溫差判斷法、圖像特征判斷法、檔案分析判斷法及實時分析判斷法。一般前三種適用于電流致熱型設(shè)備溫升較明顯的熱缺陷，后三種適用于溫升變化不大，得根據(jù)整個溫度場分布來診斷的故障。在實際應(yīng)用中，通常要結(jié)合幾種分析方法同時進(jìn)行。

3 應(yīng)用實例

筆者所在的變電運(yùn)維班管轄的變電站中不乏運(yùn)行十幾年的老站，在日常自維護(hù)工作中通過紅外測溫發(fā)現(xiàn)了很多設(shè)備發(fā)熱的缺陷，在此列舉三個比較典型的案例進(jìn)行分析。

3.1 紅外測溫發(fā)現(xiàn)變壓器高壓套管過熱

某變電站迎峰渡夏期間用紅外熱成像儀測量#2主變高壓套管溫度，A相溫度為83.6℃。熱成像如圖1所示。對熱成像圖仔細(xì)分析可判斷發(fā)熱部位為導(dǎo)電頭表面與套管接線端子的接觸面。依據(jù)DL/T 664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范，利用相對溫差法進(jìn)行計算得出相對溫差δ=84.2%≥80% 分析判斷得出#2主變A相高壓套管過熱為嚴(yán)重缺陷。當(dāng)高壓套管端部溫度達(dá)到一定值時，溫度短時間內(nèi)會大幅躍升，造成引接線或接頭過熱熔斷開路，嚴(yán)重時可能發(fā)生高壓套管爆炸等事故，嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行。為解決#2主變相高壓A套管過熱問題，預(yù)防高壓套管發(fā)生爆炸等事故，將#2主變停電，對A相高壓套管端部進(jìn)行檢查處理，更換松動螺栓和套管密封件后主變送電正常運(yùn)行。

3.2 紅外測溫發(fā)現(xiàn)變壓器蝶閥假位

某變電站#1主變噴油多次主變下部儲油池有大片油跡，并且還有少量余油正沿箱壁向下滴。主變壓力釋放閥信號裝置動作，但主變聲音、溫度和負(fù)荷均未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，而主變瓦斯保護(hù)、差動保護(hù)均未動作。由此判斷變壓器本體是正常的，有可能是呼吸系統(tǒng)堵塞，或者油枕膠囊出現(xiàn)問題。為查明原因進(jìn)行停電檢修，工作人員在檢查膠囊是否完好時，發(fā)現(xiàn)主變油枕膠囊未達(dá)到飽和，檢查完成后送電發(fā)現(xiàn)運(yùn)行一段時間再次噴油。之后在主變本體和油枕的壓力測試中發(fā)現(xiàn)主變本體油溫升高而油枕油溫保持不變。經(jīng)分析認(rèn)為變壓器本體正常，主變本體和油枕之間管道或閥門可能存在問題。為進(jìn)一步了解，對主變本體與油枕之間的管道、閥門進(jìn)行紅外線測溫檢查，紅外圖像如圖2所示，發(fā)現(xiàn)主變本體瓦斯繼電器連接至主變油枕的蝶閥兩邊溫差10度左右， 由此懷疑是蝶閥假位（蝶閥表象處于打開位置）?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)主變本體與油枕之間閥門未打開，現(xiàn)場外表查看閥門在打開位置，實際是在關(guān)閉位置，打開閥門后主變恢復(fù)正常運(yùn)行。

3.3 紅外測溫發(fā)現(xiàn)變壓器油箱連接螺栓過熱

運(yùn)行人員對某變電站的測溫發(fā)現(xiàn)#1主變油箱連接螺栓有一處發(fā)熱嚴(yán)重，最高溫度達(dá)126.6℃，熱成像如圖3所示。上報缺陷后，經(jīng)檢修人員現(xiàn)場檢查后判斷造成螺栓過熱的原因是變壓器漏磁通。變壓器漏磁通通過變壓器油箱壁形成閉合回路。由于空氣的磁阻較大，大量的漏磁通通過導(dǎo)磁性能較好的螺栓，從而導(dǎo)致在螺栓中產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流。感應(yīng)電流通過主變螺栓、變壓器底座、接地扁鐵引至大地。越緊固的螺栓接觸越良好，通過的漏磁通越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，發(fā)熱越嚴(yán)重。螺栓的溫度過高將使密封墊老化嚴(yán)重，使變壓器出現(xiàn)滲油，受潮的問題，影響變壓器安全運(yùn)行。檢修人員在發(fā)熱螺栓旁跨接一根導(dǎo)磁性能較好的銅排。銅排發(fā)揮兩個作用，一是增加螺栓的散熱面，二是使產(chǎn)生致熱作用的環(huán)流通過銅排引至大地。經(jīng)過處理后螺栓溫度恢復(fù)正常。

4 結(jié)語

紅外測溫技術(shù)在電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中起著重要的作用。通過它可以發(fā)現(xiàn)肉眼看不見的各種類型的電氣設(shè)備故障，有助于準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，減少電氣設(shè)備因突發(fā)性故障而造成大面積停電事故，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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