換流站一次設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷中紅外技術(shù)的應(yīng)用分析

肖黃能

摘要：隨著特高壓直流輸電快速發(fā)展，特高壓換流站逐年遞增，直流一次設(shè)備也大幅度增加，提高預(yù)試定修和運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)的效率和故障診斷的質(zhì)量，是設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障。而紅外技術(shù)是目前應(yīng)用廣泛，且可靠有效的設(shè)備檢測(cè)技術(shù)，本文就電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷中紅外技術(shù)檢測(cè)的故障類型進(jìn)行闡述，并探究該技術(shù)針對(duì)特高壓換流站一次設(shè)備的具體應(yīng)用，希望能為換流站設(shè)備運(yùn)維提供參考。

關(guān)鍵詞：換流站設(shè)備;狀態(tài)檢修;故障診斷;紅外技術(shù)

由于特高壓直流換流站電壓等級(jí)高，電輸電容量大，工程技術(shù)先進(jìn)，很多設(shè)備都是進(jìn)口設(shè)備，比較金貴，確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行特別重要。特高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，都是長(zhǎng)期處于大電流、高電壓的狀態(tài)下，同時(shí)也還承受風(fēng)吹日曬、潮濕、高溫的惡劣環(huán)境條件的影響，很容易發(fā)生設(shè)備老化劣化等缺陷。而目前紅外技術(shù)是在電網(wǎng)應(yīng)用比較廣泛，而且能夠方便及時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，全面分析設(shè)備數(shù)據(jù)，能夠有效發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備潛伏性故障，有效檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，是一種能夠確保特高壓直流工程長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)。

一、紅外檢測(cè)診斷技術(shù)的特點(diǎn)

紅外檢測(cè)設(shè)備依靠紅外儀器，在非接觸狀態(tài)下，對(duì)被試設(shè)備的狀態(tài)和各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和采集，不會(huì)對(duì)設(shè)備帶來(lái)不良的影響，診斷過(guò)程比較簡(jiǎn)單迅捷。在進(jìn)行診斷的時(shí)候可以通過(guò)設(shè)備故障引起的異常紅外敷設(shè)以及異常的溫度場(chǎng)來(lái)確定，在不改變運(yùn)行狀態(tài)的情況下，監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況和狀態(tài)信息，使設(shè)備的操作更加的安全。

紅外技術(shù)的使用范圍比較廣，效益也比較高，能夠?qū)Ω邏弘姎庠O(shè)備的故障進(jìn)行檢測(cè)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)快速成像，狀態(tài)顯示的效率高，具有靈敏性，同時(shí)檢測(cè)的準(zhǔn)確性比較高。同時(shí)，紅外技術(shù)能夠與計(jì)算機(jī)分析結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化特點(diǎn)，通過(guò)紅外成像診斷設(shè)備以及微機(jī)圖像分析系統(tǒng)、處理軟件等能夠?qū)υO(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并且進(jìn)行處理，還能夠根據(jù)設(shè)備紅外圖像的參數(shù)進(jìn)行分析，對(duì)設(shè)備故障屬性、故障部位進(jìn)行明確，判斷故障的程度。

二、電力設(shè)備熱故障分類

（一）外部熱故障

電力設(shè)備的外部熱故障，實(shí)際上就是設(shè)備暴露在外部環(huán)境中的部件，出現(xiàn)了發(fā)熱的問(wèn)題，其檢測(cè)的難度較小，即工作人員可以利用紅外技術(shù)對(duì)電力設(shè)備的表面熱故障進(jìn)行檢測(cè)，并以此來(lái)確定設(shè)備出現(xiàn)故障的位置。其中，電力設(shè)備中外部部件發(fā)生熱故障的因素，是因?yàn)樵O(shè)備故障的電阻出現(xiàn)了異常問(wèn)題，而電阻加大必然會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象。對(duì)于設(shè)備中電阻加大的因素來(lái)說(shuō)，主要體現(xiàn)在以下幾方面：第一，安裝電力設(shè)備或者在生產(chǎn)加工的過(guò)程中，其中的部件不符合相關(guān)的要求與規(guī)范;第二，電力設(shè)備中的零件存在老化問(wèn)題，或者出現(xiàn)了松動(dòng)的現(xiàn)象;第三，由于電力設(shè)備一直處于外部環(huán)境中，就會(huì)受到很多外界因素的影響，或者接觸面出現(xiàn)氧化、不平整等現(xiàn)象。對(duì)此，工作人員就可以使用紅外技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，確定其中存在的問(wèn)題。

（二）內(nèi)部熱故障

對(duì)于運(yùn)行中的特高壓直流設(shè)備，其一直處于封閉狀態(tài)，如果設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)發(fā)熱，紅外儀器很難檢測(cè)出，如果想獲取相關(guān)信息，只能根據(jù)傳熱學(xué)理論，通過(guò)觀測(cè)其表面熱分布圖來(lái)來(lái)分析判斷內(nèi)部故障，這就要求檢測(cè)人員需要有較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。常見(jiàn)的內(nèi)部熱故障主要有以下幾類，一是直流設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)接觸或連接不良導(dǎo)致接觸電阻增大;二是設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，引起局部過(guò)熱;三是由于設(shè)備受潮，絕緣老化劣化嚴(yán)重等原因引起內(nèi)部發(fā)熱;四是備設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致內(nèi)部電壓分布不均勻。

三、電力設(shè)備狀態(tài)檢修及故障診斷中紅外技術(shù)檢測(cè)的具體應(yīng)用

（一）換流變套管故障的紅外診斷

換流變套管故障是換流站設(shè)備中常見(jiàn)的問(wèn)題之一，主要的表現(xiàn)包含很多方面，均可以使用紅外技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)以及故障診斷。例如：某±500kV換流站運(yùn)維值班人員通過(guò)紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)極Ⅱ Y/Y A相閥側(cè)2.2套管溫度橫向?qū)Ρ绕渌坠芨叱?0-15℃，人工紅外測(cè)溫檢測(cè)該套管三分之一處溫度最高達(dá)到50℃左右（其余套管溫度為35℃左右）。工作人員使用紅外技術(shù)對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，可以確定熱故障的位置，然后結(jié)合實(shí)際情況，確定進(jìn)一步故障處置方案。

對(duì)套管絕緣故障的處理。對(duì)于運(yùn)行10年以上的換流站一次設(shè)備，其絕緣介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生受潮、老化等現(xiàn)象，介質(zhì)發(fā)生故障問(wèn)題的幾率增加，而在發(fā)生故障時(shí)由于其會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的特征，所以可以使用紅外技術(shù)進(jìn)行故障檢測(cè)，確定其故障的主要位置，助工作人員制定處理方案。

對(duì)套管內(nèi)部放電故障的診斷。在高壓套管設(shè)備的運(yùn)行中，如果出現(xiàn)內(nèi)部放電的故障現(xiàn)象，其主要原因?yàn)椋浩湟辉谡婵仗幚黼娙菔教坠苄咀訒r(shí)，會(huì)有殘存的氣泡對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生不良的影響，進(jìn)而出現(xiàn)局部放電的問(wèn)題;其二在制造設(shè)備的過(guò)程中，電容屏的很多參數(shù)不符合相關(guān)規(guī)定，通常會(huì)出現(xiàn)局部放電的問(wèn)題。在放電以后，套管的溫度就會(huì)升高，所以可以使用紅外技術(shù)進(jìn)行故障診斷，制定具有針對(duì)性的解決方案。

（二）高壓斷路器故障的熱像特點(diǎn)以及診斷

內(nèi)部受潮、靜觸頭接觸不良等，均屬于高壓斷路器內(nèi)部故障的表現(xiàn)。其中，當(dāng)設(shè)備發(fā)生受潮問(wèn)題以后，其主要的故障特征即為整體發(fā)熱，如果斷路器耦相之間出現(xiàn)30℃的溫度差，基本上可以斷定發(fā)生了內(nèi)部故障，此時(shí)可以使用紅外技術(shù)進(jìn)行全面的檢測(cè)，確定具體的故障問(wèn)題。紅外技術(shù)在高壓斷路器外部故障中的應(yīng)用。當(dāng)外部的出線頭、觸頭座等出現(xiàn)接觸不良的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)以接線線頭為中心形成熱圖像，同時(shí)其之間的關(guān)系具有相對(duì)性。為了能夠更加清晰的確定問(wèn)題原因、解決方案等，就應(yīng)該使用紅外技術(shù)對(duì)斷路器進(jìn)行檢測(cè)，從而掌握更加精準(zhǔn)的故障參數(shù)。

（三）直流穿墻套管故障的紅外診斷

穿墻套管發(fā)熱故障集中在載流結(jié)構(gòu)上，主要原因是有以下兩種：一是表帶觸指連接處上下面受力不均導(dǎo)致接觸電阻增大;二是載流導(dǎo)體與表帶觸指安裝不當(dāng)、觸指連接導(dǎo)體摩擦產(chǎn)生粉末也會(huì)造成接觸電阻增大，運(yùn)行中發(fā)生過(guò)熱。以云南某換流站400kV直流穿墻套管為例，運(yùn)行過(guò)程中，巡視人員利用紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)套管戶外側(cè)端部異常發(fā)熱達(dá)91℃，多次停電處理引線接頭效果不明顯，停電打開(kāi)套管端部蓋板，發(fā)現(xiàn)套管端部載流表帶觸指燒蝕嚴(yán)重，銅導(dǎo)管表面有明顯過(guò)熱痕跡，最后經(jīng)過(guò)全面診斷分析正是以上兩種原因引起該故障。所以在日常巡視時(shí)要加強(qiáng)對(duì)穿墻套管的紅外檢測(cè)，而在停電預(yù)試是要測(cè)試穿墻套管回路電阻。

（四）高壓隔離開(kāi)關(guān)故障的紅外診斷

高壓隔離開(kāi)關(guān)故障時(shí)，紅外熱像圖特征如下。首先，當(dāng)引線連接不良時(shí)，以故障部位為中心的高溫區(qū)為特征，當(dāng)旋轉(zhuǎn)球頭存在滑動(dòng)接觸不良問(wèn)題時(shí)，熱圖像特征為以旋轉(zhuǎn)球頭為中心的過(guò)熱熱圖像。在判斷診斷結(jié)果時(shí)，結(jié)合熱圖像中的最高溫度點(diǎn)，可以確定故障點(diǎn)的位置。隔離開(kāi)關(guān)閉合不好時(shí)，存在結(jié)構(gòu)缺陷。在熱圖像中，刀口接觸壓力指是中心。

四、結(jié)論

綜上所述，特高壓直流設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷工作中，紅外技術(shù)有應(yīng)用效果，工作人員若能實(shí)際需求，確定紅外技術(shù)的應(yīng)用方式，就能夠在很大程度上提高換流變套管、直流穿墻套管、高壓斷路器等一次設(shè)備檢測(cè)與故障診斷的工作效率，為工作人員提供了諸多的便利，并最大程度降低了停電檢修等工作對(duì)供電質(zhì)量的影響，滿足更多電力用戶的需求，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

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