紅外測溫技術在變電運行中的應用

胡淑君

(廣東電網有限責任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000)

0 引言

紅外熱像儀具有普查效率高、檢測靈敏可靠、不停電、安全性好等優(yōu)點，可以清楚地顯示故障部位和故障的嚴重程度，能夠進行設備缺陷熱分布場的分析，比傳統(tǒng)的預防性試驗更能有效地檢測出與運行電壓、負荷電流有關的設備缺陷。目前，電力系統(tǒng)都在由計劃檢修向狀態(tài)檢修過渡，紅外診斷技術可以為狀態(tài)檢修提供有利的科學依據(jù)。隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展和普及，應用紅外成像技術已經成為電力企業(yè)科技進步的必然需求。

1 紅外測溫技術概述

1.1 紅外測溫方法

目前，利用紅外測溫技術對變電設備進行故障檢測的方法主要有3種：①溫度探測法。通過對變電設備內外部溫度進行探測，對照有關規(guī)定的設備溫度和溫升極限，結合環(huán)境氣候條件、負荷大小進行分析判斷。檢驗設備是否處于正常狀態(tài)，當變電設備出現(xiàn)異常時，會產生大量熱量，使變電設備表面的溫度高于正常值，紅外探測設備發(fā)出警報，表示該檢測設備出現(xiàn)故障。②比較法。在同種工作條件下，利用紅外探測設備對2個同型號的變電設備表面溫度進行探測，比較2個設備的溫度。當溫差較大時，表明其中1個設備出現(xiàn)故障，溫度越高的設備故障概率越大。③熱圖譜分析法。根據(jù)同類設備的正常狀態(tài)和異常狀態(tài)的熱圖像進行差異性分析，從而判斷設備是否正常。

1.2 影響因素

影響紅外測溫結果的因素是多方面的，主要體現(xiàn)在3個方面：①設備負荷。當變電設備高負荷運行時，會導致設備溫度偏高，而采用紅外探測設備會根據(jù)探測溫度發(fā)出警報，影響探測結果。②周邊溫度。外界溫度對紅外探測的結果影響較大。當在夏季高溫環(huán)境下，變電設備會吸附外界熱量，使變電設備溫度高于正常值，導致紅外探測設備結果出現(xiàn)誤差；當在冬季低溫環(huán)境下，外界冷空氣會降低變電設備的溫度，導致紅外探測設備無法診斷出設備的異常。③紅外探測設備性能。探測結果的準確性是由設備的性能和質量決定的，設備性能越好，診斷的結果越精確，而紅外探測設備的使用時間、存放環(huán)境等都可能會影響設備的性能。

2 紅外測溫技術的應用

正常運行的電力設備，由于電流、電壓的作用將產生電流效應和電壓效應引起的發(fā)熱。根據(jù)DL/T664—2008《帶電設備紅外診斷技術應用導則》等的要求，利用紅外測溫技術及時發(fā)現(xiàn)各類緊急、重大缺陷并進行處理。

2.1 在隔離開關發(fā)熱故障檢測中的應用

隔離開關是較為常見的變電設備，直接暴露在空氣中，在長時間與空氣接觸中容易發(fā)生氧化，且經過長期頻繁使用，隔離開關會受到一定的磨損，形成電阻，且隨著電阻的增大，隔離開關發(fā)熱現(xiàn)象越明顯，嚴重影響了變電運行的安全性。紅外測溫技術能夠對隔離開關運行狀況進行準確檢測。例如在某220 kV變電站隔離開關過熱故障處理案例中，變電站日常巡視進行定期紅外測溫，運行人員發(fā)現(xiàn)隔離開關A相溫度異常，通過測溫圖譜比較分析發(fā)現(xiàn)：A相最高溫度為110℃，B、C相溫度為54℃，環(huán)境溫度為32℃，其中動靜觸頭結合處溫度最高，初步可判斷為觸頭接觸不良引發(fā)的發(fā)熱故障。通過停電檢修，發(fā)現(xiàn)觸頭表面氧化情況十分嚴重，導致觸頭電阻增大，進而引發(fā)隔離開關發(fā)熱。對此情況，應及時清理觸頭銹蝕部分，嚴重時進行更換，通過紅外測溫復測，設備恢復正常運行。

2.2 在金屬線夾發(fā)熱故障檢測中的應用

線夾在經過長期氧化反應后，線夾的接觸電阻增大造成局部電流發(fā)熱，導致線夾溫度出現(xiàn)異常，對變電運行產生較大的威脅。在某220 kV變電站，運行人員使用紅外測溫儀開展紅外測溫中，根據(jù)測溫圖譜分析，A、B、C相線夾溫度分別為24.0℃、23.8℃、32℃，明顯發(fā)現(xiàn)C相處溫度高于其他兩處溫度約8℃，發(fā)熱現(xiàn)象更為明顯。通過停電檢測，發(fā)現(xiàn)C相線夾接線板螺絲銹蝕情況嚴重，通過使用電阻測試儀，發(fā)現(xiàn)C相電阻明顯高于其他兩處，由此確定該發(fā)熱現(xiàn)象是由線夾連接板接觸電阻增大造成局部電流發(fā)熱而引起的。對此情況，對線夾接線板螺絲進行打磨處理，并更換導電膏，對設備進行紅外測溫復測發(fā)現(xiàn)，設備運行正常。

2.3 在高壓套管故障診斷中的應用

高壓套管受材質、結構、工藝以及外界環(huán)境等因素，在負荷電流和瞬間短路電流的影響下，容易造成高壓套管故障，進而引發(fā)電力事故。為提高供電系統(tǒng)的安全性，需對套管進行預防性試驗，但是在預防性試驗中必須停運主設備，不僅會降低設備運行的可靠性，還會因為受設備運行方式的限制不能及時對套管進行預防性試驗。隨著紅外測溫技術的廣泛應用，可以有效解決預防性試驗存在的問題，實現(xiàn)帶電檢測，提高工作效率。例如在某220 kV變電站，運行人員在對變電設備的巡檢、紅外測溫工作中，發(fā)現(xiàn)2號主變B相本體高壓套管頂部油位計指示位置明顯低于其他主變本體，立即對2號主變高壓套管進行紅外成像測溫，發(fā)現(xiàn)上端部位出現(xiàn)明顯溫升斷層，上層溫度為20℃，下層溫度為24℃，溫差為4℃。通過停電利用紅外測溫技術對2號主變高壓三相套管的溫度值進行測試，發(fā)現(xiàn)A、C相套管溫度正常，而B相套管溫度出現(xiàn)明顯斷層現(xiàn)象，斷層在套管1/2處，且下部溫度高于上部溫度4℃，根據(jù)B相套管溫度斷層位置且套管外部不存在漏油問題，判斷該套管內部存在滲油現(xiàn)象。為此，將B相套管拆卸，發(fā)現(xiàn)套管內有幾處裂紋，且裂紋處有油不斷滲出。通過更換套管內部結構，提高套管的質量。

2.4 在環(huán)氧樹脂澆注式CT內部缺陷診斷中的應用

CT是常見的變電設備，由于環(huán)氧樹脂絕緣材料具有介電強度高、防潮性好、耐老化、黏合性和機械強度等優(yōu)點，被廣泛應用于CT中。但是固化的環(huán)氧樹脂質脆、易開裂、耐沖擊性和耐低溫性差，導致環(huán)氧樹脂澆注式CT內部容易出現(xiàn)各種缺陷，而紅外成像測溫技術為環(huán)氧樹脂澆注式CT內部缺陷診斷提供了便利，根據(jù)圖譜溫度分布能直觀判斷CT內部缺陷。如在某220 kV變電站，運行人員在定期紅外測溫的巡檢工作中，發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹脂澆注式CT內部C相本體溫度偏高，根據(jù)測溫圖譜發(fā)現(xiàn)，C相本體溫度最高時為76.5℃，正常相對應點溫度為22.3℃，環(huán)境溫度為17.3℃。溫升δ計算公式：δT=(T1-T2)/(T1-T0)×100%，(其中T1表示發(fā)熱點的溫度，T2為正常相對應點的溫度，T0為環(huán)境參照體的溫度)，當δ≥80%時，則表示該設備缺陷為重大缺陷。根據(jù)該公式計算出C相溫升δ為91.55%，屬于重大缺陷。對設備進行停電檢查，發(fā)現(xiàn)C相上部外絕緣出現(xiàn)裂紋，應該是由環(huán)氧樹脂受熱膨脹導致外絕緣開裂。通過更換開裂部件，即可消除該缺陷。經紅外測溫復測，C相本體溫度正常。

3 結語

本文通過論述紅外測溫技術在隔離開關運行狀況檢測、線夾發(fā)熱故障檢測、高壓套管發(fā)熱故障診斷、環(huán)氧樹脂澆注式CT內部缺陷診斷中的應用，通過紅外測溫技術，可以快速發(fā)現(xiàn)設備故障和缺陷，降低變電運行故障概率，確保變電設備始終處于正常運行狀態(tài)，避免發(fā)生線路短路或重大電力安全事故的發(fā)生，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供保障。同時故障檢測結果是通過紅外測溫圖譜分析得出，避免運行人員與設備的直接接觸，切實降低了運行人員在高危檢測中面臨的風險，確保變電運行人員的人身安全。