红外成像技术在变电所的应用

红外成像技术在变电所的应用

随着现代电力工业向着高电压等级，超大容量的发展，电力系统对安全可靠运行提出了越来越高的要求。因此电气设备运行状态的在线检测和故障诊断，对提高设备可靠性、经济性运行，降低维修成本，都有很重要的意义。红外成像技术是不接触电气设备，在不停电的情况下进行电气设备绝缘故障检测和诊断的现代化手段。

1　红外成像技术在变电所中的应用

　　自1999年以来，我局13座变电所利用红外成像技术进行绝缘检测，发现了大量的电气设备缺陷，主要的电气设备缺陷类型有：隔离开关接头和顶帽发热，多油断路器油箱内部发热，耦合电容器整体和末屏发热，变压器和电抗器高压套管内连接发热，高压电缆接头发热等。另外红外成像技术的应用，不仅替代了母线零值绝缘子串的带电检测，还可对避雷器进行在线检测。

　　(1)　在隔离开关中的应用。

　　一次在对阜城变进行红外成像时，发现1102隔离开关A相触头转动球头发热，温度为26.7℃，而另两相的温度为13.5℃，依照《带电设备红外诊断技术应用导则》中相对温差的计算公式计算后，其相对温差为61%。按《导则》要求相对温差不大于80%为一般缺陷，可以继续运行，后经停电检查发现其转动球头内弹簧(共有8个)只剩两个完好，其余全部烧坏，更换处理后测温正常。另外还发现过隔离开关刀口及接头发热的重大缺陷多起，由于及时发现并处理，避免了设备事故的发生。

　　(2)　在多油断路器中的应用。2000年8月发现某变电所3501断路器C相油箱内部发热，温度自上而下呈阶梯分布，故障相油箱表面温度39℃，正常相油箱表面温度25℃，环温20℃，温差14K，热像图谱十分明显。判断为多油断路器内部故障，属紧急缺陷。于次日停电进行了试验，其接触电阻高达9.15mΩ，为标准规定值的几十倍，落下油箱后检查，发现导电杆发黑，导电杆与铝梁螺纹连接已部分烧熔。由以上实例可以看出，定期进行红外成像技术检测高压断路器及其连接板接头，可及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为断路器实行状态化检修提供有力的依据。

　　(3)　在耦合电容器中的应用。1999年9月4日在对早胜变进行红外成像测温过程中，发现1112早西线A相耦合电容器整体发热，该相温度为19℃，正常相温度为17.4℃，与正常相B相比较相对温升达1.6K，而该耦合电容器型号是 ，根据《导则》要求该型号耦合电容器的相对温升不大于1.5K，属重大缺陷，于次日停电进行常规试验，介损为0.4%(规程标准为不大于0.2%)其介损值超标，已不能使用。另外红外成像测温对发现耦合电容器末屏发热极其有效，而末屏发热有两种可能，一是末屏绝缘降低，例如发现某变电所1114A相耦合电容器末屏发热，后测绝缘其值为16MΩ；二是末屏连接螺丝松动，例如另一站1111A相末屏发热，测量绝缘电阻其值符合标准，而其连接螺丝松动，紧固后测温正常。

　　(4)　在电抗器高压套管中的应用。在对西峰330kV变电所进行红外线成像普测过程中，发现330kV 3#电抗器A相110kV高压套管将军帽发热，故障点温度32.9℃，正常相5.8℃，环境参照体温度-10℃，相对温差高达78.4%，热像图谱较为明显。判断为高压套管内连接接触不良所致，属重大设备故障，因长期内部过热，使绝缘介质极化，加之330kV电抗器系统补偿电流大，如不及时发现处理就会产生绝缘击穿事故。后经跟踪检测数十次，温度有上升趋势，停电处理检查是内部连接焊接不良。经处理后复测温度正常。

　　(5)　在高压电缆中的应用。红外成像技术检测电缆接头发热是比较行之有效。某变电所10kV橡塑电缆，红外成像时发现其电缆三叉头温度达147℃，《导则》规定该类型的电缆运行时温度不大于90℃，属紧急缺陷。停电试验其泄漏电流为120μA，大于标准50μA，重做电缆头后，测温正常。

2　需继续探索的课题

　　红外成像技术对我局属各变电所电气设备的检测应用虽已十分广泛，但在以下几个方面需探索：

　　(1)　理论上讲变压器和电抗器铁芯漏磁将产生发热，应有明显的局部发热，而我局330kV电抗器内部长期过热，经多次红外成像检测，虽整体温度较高，但无明显的局部发热图谱。因此，对检测变压器和电抗器内部磁滞涡流发热方面仍在积极探索中。

　　(2)　对于电压、电流混合致热型电气设备(如套管)的故障性质还不能准确的定性，加之目前还不能完全排除各种干扰因素对红外成像检测结果的影响，所以在这方面仍需继续探索温度计·温湿度计记录仪·红外测温仪/测温仪·照度计·噪音计声级计·风速计。

3　经验与体会

　　由于电力设备的多样性，经过实践，对断路器和隔离开关的接头发热等应进行重点检查，虽然红外成像测温能对电气设备进行实时带电检测，可以发现常规试验手段所不能发现的设备故障。但就目前红外成像检测技术发展的水平来看，还不能对所有设备的内部故障做出准确判断。因此对于内部故障的检测应将常规试验手段和红外成像检测手段有机结合，才能互补。

　　总之，我们在红外成像测温时应该从一些不太明显的表面现象上仔细分析，发现问题，解决问题，总结经验，积累一些典型的温度数据和热图谱，这样在发现异常时才能进行比较，我们在发现问题时不仅要按照《导则》的要求进行定性，而且要通过一些手段和方法找出发热的成因，具体问题具体分析。