隔離開關(guān)發(fā)熱缺陷的診斷及處理

孔健 屈強 趙娜 宮靜

摘要：紅外熱成像能夠方便的對隔離開關(guān)的發(fā)熱缺陷進行檢測，利用DL/T664-2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》規(guī)定的判斷方法、判斷依據(jù)結(jié)合本公司實際發(fā)現(xiàn)處理的一起刀閘發(fā)熱案例進行深入的探討，學(xué)習(xí)正確的診斷方法，并利用停電檢查試驗確定刀閘發(fā)熱的具體原因，制定了防范措施。

關(guān)鍵詞：隔離開關(guān);紅外熱成像;電流致熱;相對溫差;缺陷等級;回路電阻

Abstract：It’s convenient for infrared thermal imaging to examine the thermal defects of disconnect switch. A thorough discussion was undertook on the judgment method and basis in DL/T664-2008 Application rules of infrared diagnosis for live electrical equipment， combining a actual case of disconnect switch heating found and handled by our company. From this discussion， we learn correct diagnostic methods to determine the reasons of disconnect switch heating by power cut-off test and make preventive measures.

Key words： disconnect switch; infrared thermal imaging; current-heated; relative temperature difference; defect grade; loop resistance

隔離開關(guān)又稱刀閘，作為隔離設(shè)備，作用是保證一次回路中有明顯斷開點，因此刀閘要暴露于空氣中，運行環(huán)境相對惡劣，觸頭接觸面或接線板易臟污或氧化使接觸電阻增大，導(dǎo)致發(fā)熱，目前敞開式變電站刀閘發(fā)熱占到室外設(shè)備發(fā)熱的60%多。

目前行業(yè)內(nèi)使用紅外熱像儀對電氣設(shè)備紅外熱像儀進行測量。紅外熱像測溫技術(shù)是通過接收物體輻射出的紅外線能量而指示被測物體表面溫度的一種技術(shù)。它利用溫度高于絕對零度的任何物體都輻射出不同波長的紅外線原理，通過接收，并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電信號，經(jīng)過處理轉(zhuǎn)化成人能夠觀測到的圖像，在屏幕上顯示不同的溫度標識（不同顏色表示）的熱像[1]。

DL/T664-2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》）中將因故障導(dǎo)致發(fā)熱的設(shè)備分為電流致熱型設(shè)備、電壓致熱型設(shè)備、綜合致熱型設(shè)備三種。電流致熱是由于電流效應(yīng)引起的發(fā)熱，是導(dǎo)電回路的故障，其發(fā)熱功率與負荷電流的平方成正比，主要有隔離開關(guān)、斷路器的觸頭，金屬連接部位，如接頭和線夾等部位。電壓致熱是由電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱，電壓致熱型故障大多數(shù)是由于內(nèi)部缺陷所引起的。主要因設(shè)備內(nèi)部絕緣不良，或者電壓分布異常和泄漏電流增大所引起的故障，特點是致熱效應(yīng)主要因電壓引起，而與負荷電流無關(guān)，主要有互感器、避雷器絕緣子、電纜終端等設(shè)備。綜合致熱型設(shè)備是既有電壓效應(yīng)，又有電流效應(yīng)，或者電磁效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。

一、案列探討

下面結(jié)合本公司實際發(fā)現(xiàn)處理的一起刀閘發(fā)熱案例，利用《規(guī)范》規(guī)定的診斷分析方法與判斷標準對電流致熱型的缺陷進行深入的探討。

110kV薛村變電站35kV薛同線358-2刀閘為山東泰開公司生產(chǎn)的室外刀閘，型號為GW4-III/1250D，2006年12月投運。2017年8月31日夜晚，變電運維人員在對110薛村變電站設(shè)備進行紅外熱成像檢測，發(fā)現(xiàn)35kV薛同線358-2刀閘A相觸頭與觸指接觸部位發(fā)熱至98.1℃，刀閘母線側(cè)B相線夾發(fā)熱到68.5℃，見報告表1、表2中紅外圖像，當時天氣溫度30.3℃，濕度67.5%，負荷電流165A，負荷沒有超出額定值。

1、紅外熱成像缺陷診斷分析

《規(guī)范》中規(guī)定的對電流致熱缺陷的判斷方法主要有以下幾種：

（1）表面溫度判斷法：主要適用于電流致熱型和電磁效應(yīng)引起發(fā)熱的設(shè)備。根據(jù)測得的設(shè)備表面溫度值，對照GB/T 11022中高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備各種部件、材料及絕緣介質(zhì)的溫度和溫升極限的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合環(huán)境氣候條件、負荷大小進行分析判斷。

（2）同類比較判斷法：根據(jù)同組三相設(shè)備、同相設(shè)備之間及同類設(shè)備之間對應(yīng)部位的溫差進行比較分析。

（3）相對溫差判斷法：主要適用于電流致熱型設(shè)備。特別是對小負荷電流致熱型設(shè)備，采用相對溫差判斷法可降低小負荷缺陷的漏判率。對電流致熱型設(shè)備，發(fā)熱點溫升值小于15K時，不宜采用相對溫差判斷法[2]。

利用表面溫度判斷法進行判斷。對于刀閘負荷電流為165A，未超1250A額定電流，A相觸頭、觸指連接處發(fā)熱到98.1℃，已超銅觸頭在空氣中的允許溫度90℃的最大值，溫升：98.1℃-30.3℃=60.78℃也超過觸頭的溫升的最大值50℃的要求，很明顯A相觸頭為電流致熱型缺陷。

同樣利用同類比較法也很容易進行判斷，A相溫度98.1℃，遠超B相、C相溫度值，A相存在電流致熱。

國家電網(wǎng)（運檢/3）829-2017《國家電網(wǎng)公司變電五項通用規(guī)定》之國家電網(wǎng)公司變電檢測通用管理規(guī)定對于紅外檢測發(fā)現(xiàn)的設(shè)備過熱缺陷應(yīng)納入設(shè)備缺陷管理制度的范圍，按照設(shè)備缺陷管理流程進行處理。

根據(jù)過熱缺陷對電氣設(shè)備運行的影響程度將缺陷分為以下三類：

一般缺陷

a）指設(shè)備存在過熱，有一定溫差，溫度場有一定梯度，但不會引起事故的缺陷。這類缺陷一般要求記錄在案，注意觀察其缺陷的發(fā)展，利用停電機會檢修，有計劃地安排試驗檢修消除缺陷。

b）當發(fā)熱點溫升值小于15K時，不宜采用電流致熱型設(shè)備缺陷診斷盤踞的規(guī)定確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。對于負荷率小、溫升小但相對溫差大的設(shè)備，如果負荷有條件或機會改變時，可在增大負荷電流后進行復(fù)測，以確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)，當無法改變時，可暫定為一般缺陷，加強監(jiān)視。

嚴重缺陷

a）指設(shè)備存在過熱，程度較重，溫度場分布梯度較大，溫差較大的缺陷。這類缺陷應(yīng)盡快安排處理。

b）對電流致熱型設(shè)備，應(yīng)采取必要的措施，如加強檢測等，必要時降低負荷電流。

危急缺陷

a）指設(shè)備最高溫度超過GB/T 11022規(guī)定的最高允許溫度的缺陷。這類缺陷應(yīng)立即安排處理。

b）對電流致熱型設(shè)備，應(yīng)立即降低負荷電流或立即消缺[3]。

我們再利用相對溫差法對A相觸頭發(fā)熱的情況進行缺陷等級的判斷。

相對溫差計算公式：

其中和——發(fā)熱點的溫升和溫度;

和——正常相對應(yīng)點的溫升和溫度;

——環(huán)境溫度參照體的溫度。

則=（98.1-36.7）/（98.1-29.4）X100%=89.4%

觸頭與觸指連接處相對溫差達到89.4%，根據(jù)《規(guī)范》中對電流致熱型設(shè)備缺陷的診斷判斷依據(jù)：隔離開關(guān)以觸頭壓接彈簧為中心的熱像熱點溫度>90℃或δ≥80 %時判定為嚴重的缺陷，所以判定此處為電流致熱型嚴重缺陷。

結(jié)論：根據(jù)DL/T664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范與國家電網(wǎng)公司變電檢測通用管理規(guī)定，35KV薛同線358-2刀閘A相，相對溫差δ≥80 %，判斷35KV薛同線358-2刀閘A相屬于嚴重缺陷。

通過現(xiàn)場紅外測溫發(fā)現(xiàn)35kV薛同線358-2刀閘母線側(cè)B相線夾與刀閘固定板連接處發(fā)熱，從表2中的紅外熱像圖中看出接線板為中心的熱像，熱點明顯，計算接線板連接處相對溫差：

根據(jù)《規(guī)范》中對電流致熱型設(shè)備缺陷的診斷判斷依據(jù)：電氣設(shè)備與金屬部件的連接接頭和線夾以線夾和接頭為中心的熱像，熱點明顯，熱點溫度>80℃或δ≥80 %，時判定為嚴重的缺陷。所以判定此處為電流致熱型嚴重缺陷。

可見光圖（必要時）：

結(jié)論：根據(jù)DL/T664-2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范與國家電網(wǎng)公司變電檢測通用管理規(guī)定，35KV薛同線358-2刀閘B相線夾，相對溫差δ≥80 %，判斷35KV薛同線358-2刀閘B相線夾屬于嚴重缺陷。

2、停電試驗分析

2017年9月4日辦理第一種工作票，對發(fā)熱缺陷原因進行查找，并處理。停電后對358-2刀閘三相回路電阻進行測試。

A相觸頭連接部位回路電阻1.3mΩ，遠超120uΩ標準值，電阻增大，由P=I2Rt可知會導(dǎo)致發(fā)熱功率加大導(dǎo)致發(fā)熱。測試數(shù)據(jù)說明這兩處存在嚴重的接觸不良的現(xiàn)象，現(xiàn)場進行拆解處理，發(fā)現(xiàn)A相觸頭與觸指處表面沾滿灰塵，通體發(fā)黑，觸指接觸處有部分發(fā)熱變白的跡象，B相接線板處接觸面不整潔，氧化嚴重，且部分發(fā)白，發(fā)熱現(xiàn)象嚴重。

分析原因，以往施工工藝不規(guī)范，有在接觸面涂抹黃油代替導(dǎo)電硅脂的不正確施工習(xí)慣，黃油作為潤滑脂，涂抹在觸頭觸指上，不但增大了接觸電阻而且還易吸附灰塵，更加的加大了接觸電阻。觀察其他兩相觸頭同樣臟污嚴重，對358-2刀閘的其他5只接線板進行拆解發(fā)現(xiàn)接觸面也存在不同程度的氧化的現(xiàn)象。

3、故障處理

將發(fā)熱觸頭、觸指拆解，對壓緊彈簧進行壓力測試，對各部件都用酒精進行清洗，用工業(yè)百潔布對接觸部位仔細打磨，并在接觸部位涂抹導(dǎo)電硅脂膏或凡士林。對刀閘觸頭的打磨中要注意避免用粗砂紙，以免將接觸面鍍銀層打磨掉，而影響導(dǎo)電效果。對對發(fā)熱的接線板、線夾的接觸面進行了打磨、清洗處理，并對其他兩相觸頭與5個固定板的連接處一并進行了打磨處理，在接觸面均勻的涂抹導(dǎo)電膏，恢復(fù)接線后對回路電阻進行了復(fù)測，數(shù)據(jù)如下：

可以看出處理過后數(shù)據(jù)合格。重新投入運行后，在負荷高峰時段對358-2刀閘進行多次的測量未發(fā)現(xiàn)發(fā)熱跡象，缺陷消除。

針對接觸面涂黃油造成發(fā)熱缺陷問題，進行了全面排查，制定了檢修計劃，主動的利用春秋檢停電處理，避免再次出現(xiàn)此類故障。

二、經(jīng)驗體會

（1）紅外熱成像技術(shù)對于發(fā)現(xiàn)電流致熱型缺陷比較迅速、直觀，利用相對溫差判斷法能夠正確的判斷缺陷等級以便對缺陷作出正確的處理措施，避免缺陷擴大造成事故，所以正確掌握紅外測溫與判斷方法是變電運檢人員應(yīng)必備的一項技能。

（2）刀閘運行環(huán)境差，應(yīng)加強在線檢測力度，嚴格實施設(shè)備狀態(tài)檢修。要加強對檢修安裝工藝的培訓(xùn)學(xué)習(xí)與督導(dǎo)檢查，要標注化施工，精益化檢修，避免一些不科學(xué)的“土辦法”“老經(jīng)驗”進入檢修工作中。

參考文獻：

[1]? 郝軍 《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)在發(fā)電廠的應(yīng)用》.2004

[2]? 電力行業(yè)標準DL/T664-2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》.中國電力出版社出版發(fā)行，2008

[3]? 國網(wǎng)（運檢/3）829-2017《國家電網(wǎng)公司變電五項通用規(guī)定》.2017

作者簡介：

孔?。?975），男，工程師，從事變電檢修工作

屈強（1987），男，工程師，從事變電檢修工作

趙娜（1993），女，助理工程師，從事變電檢修工作

宮靜（1983），女，技師，從事變電檢修工作