红外成像技术在变电站电流致热型设备故障检测的应用 |
| 2012-12-24 14:43 作者：刘开贵 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网12月24日文】据《硅谷》杂志2012年第19期刊文，介绍红外成像诊断技术的原理，电流致热型设备的故障特点以及故障的判断方法、测温注意事项，并通过红外测温发现#2并联电抗器中性点管形母线连接处发热和500kV第五串联络开关1M侧50521刀闸A相动静触头连接处发热的实例，分析红外测温诊断技术在变电站电流致热型设备故障检测方面所发挥的作用，并提出技术改进展望。
关键词：红外测温；电流致热型设备；故障检测
0引言
红外测温诊断技术是一项检缺功能强大的带电检测技术，能够准确监测变电设备运行状态因故障引起的异常红外辐射热量，来实现获取设备运行工况的数据、图片等信息，利于变电站运行人员及时掌握设备的运行状态，发现设备缺陷，正确处理消除设备异常隐患，确保电网设备安全稳定运行。
1红外成像诊断技术的原理
变电一次设备在运行工作状况下，有小部分电能损耗转化为热能，使一次设备温度变高。电力设备许多故障往往以设备部件的温度升高表现出来，运用红外测温检测变电站一次设备运行中辐射出红外线热能，再经过信号系统处理转化，就可以诊断变电站设备表面的温度状况及其运行工况信息。分析处理红外检测等到的数据、图片等信息，就能够对设备中潜伏的故障或隐患缺陷的位置和严重程度作出正确的判断，从而让部分事故检修转为预期检修，为及早发现故障隐患，并及时处理提供隐患缺陷了先进、可靠、安全的科学技术措施。
2电流致热型设备故障特点
变电站设备种类较多，由于设备致热因素、内部结构和运行条件的不同，对各种热缺陷的检测和判断方法也大不相同。电流致热型设备是电流效应引起的设备发热，例如：电气设备与金属部件的连接、金属部件与金属部件的连接的接头和线夹、输电导线的连接器、刀闸、断路器等[1]。这些设备异常发热原因是与设计制造、安装不当或用错材料、运行维护不当、设备老化等有关。基层单位受仪器和技术水平所限，目前主要的工作重点还是检测电流致热型设备的故障。
3相对温差法判断电流致热型设备缺陷
电力设备缺陷分为一般缺陷、重大缺陷、紧急缺陷。根据文献[2]所述，相对温差判断法是电力设备红外检测有效的诊断方法之一，两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。采用相对温差可减小小负荷下的缺陷漏判，仅适用发热点温升大于10K的电流致热型设备。两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数相对温差可用下式求出：
式中：τ1和T1-发热点的温升和温度；τ2和T2-正常相对应点的温升和温度；T0-环境参照体的温度。同类比较判断法是根据同组三相设备间对应部位的温差进行比较分析。
表1部分电流致热型设备的相对温差判据
设备类型 相对温差值%
一般缺陷 重大缺陷 视同紧急缺陷
SF6断路器 ≥20 ≥80 ≥95
隔离开关 ≥35 ≥80 ≥95
4检测实例
4.135kV并联电抗器中性点管母连接圆形接头环流发热
09年07月08日，500kV茅湖站运行人员特巡测温时发现35kV3M母线#2并联电抗器三相中性点管母连接处发热，图1所示，测温达129.5℃，正常运行管形母线本体温度为48℃，环境温度30℃。此时#2电抗器负荷电流为1024A。诊断认为#2电抗器B相铝镁稀土合金管形母线和2片半圆铝硅合金夹件连接处存在发热现象，相对温差为81.9%≥80%，达重大缺陷。
发热原因分析：主要原因为中性点采星形连接方式，接头部位与电抗本体只有20cm，管形母线与2片半圆形夹件经螺栓夹紧固定，管形母线与夹件形成了闭合环路。电抗器运行时产生漏磁场穿过闭合的金属环路后产生环流导致发热。管形母线为铝镁稀土合金材料，2片半圆夹件金具为铝硅合金材料，因材料不同热胀冷缩状态不同步，长期运行导致连接部位的接触电阻增大，使螺栓发热更为严重。
现场处理：先后更换不锈钢和铜螺栓等处理方法，金属环内部产生涡流和环流的复合作用使接头继续发热。通过消除闭合金属环路，拆除管母及其连接金具，采用钢芯铝导线连接，最终彻底处理发热缺陷。改造完成后运行4小时，中性点三相接头温度为：A相82℃、B相79℃、C相80℃，运行正常，图2所示。
图1#2电抗器C相中性点管母接头发热
图2改造后A相运行4h连接处温升正常
4.2刀闸动静触头连接处发热
2010年10月25日，夜巡测温时发现500kV第五串联络开关1M母线侧50521刀闸A相动静触头连接处发热，温度64.9℃，温升达45℃，B相24.3℃，C相24.8℃，环境温度19.5℃。A相723A，B相电流731A，C相电流为719A。对测温图片进行分析，见图3鉴定50521刀闸A相动静触头连接处存在外部缺陷。相对温差为88.98%≥80%，重大缺陷。
发热原因分析：经检修人员现场排查确认刀闸长期裸露在空气中，连接件表面容易被氧化形成氧化膜，使得表面电阻和接触电阻增加而发热；由于刀闸用期长、操作多，长期受机械张力的作用变形致使合闸位置不准，使得刀口接触面积少，不均衡，接触电阻变大引起发热。
图350521刀闸A相动静触头连接处发热
5技术改进展望
红外测温诊断技术可以快速发现变电站电流致热型设备故障并及时得到消缺，特别是在重负荷运行的情况下严密监测运行中设备状态，可有效地降低设备的故障率。但红外诊断难以从设备外部监测到内部的运行状态，难以辨别变电站大型复杂设备内部的某些故障。这需要相关技术人员积累现场工作经验，建立红外测温数据库，综合应用多种判别方法来提高故障检测的准确率，并加大这方面的技术研发和探索。
虽然红外测温诊断技术已在广泛应用于变电设备巡检，但目前局限于定期巡检，并未实现对设备的实时动态监测，存在受人为因素影响大，易漏测、迟测。应用动态红外测温技术可实现对电气设备全过程的红外测温，为预期检修提供可靠的依据，提高电网运行的安全可靠性。这需要相关领导加大技术投入，在变电站内建立具有红外测温功能的远程图象监控系统，实现过热设备的报警联动，提高电力系统的自动化水平和电力设备运行的可靠性。
作者简介：
刘开贵（1984-），男，广东海丰人，大学本科，助理工程师，广东电网汕尾供电局，研究方向：变电运行。 |
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