浅谈线路耐张接头异常发热的原因及红外诊断技术的改进

引言

近年来,珠海市居民的用电需求日益增大,对输电线路的安全供电要求也越来越高,红外测温成为了一种常规的输电线路运行检测手段。当运维人员发现线路耐张接头异常发热时,应对该故障进行快速识别及处理,以确保输电线路的安全、经济运行。

1事件经过

2017年5月,珠海局输电线路一班对220kV烟琴甲乙线进行日常红外检测,发现220kV烟琴甲线N4大号侧中相导线上线与下线耐张线夹的钢锚与U环连接处异常发热,如图1所示。中相导线下线引流板断裂分开,如图2所示。

图1烟琴线中相导线耐张接头异常发热

图2中相导线下线引流板断裂分开

2缺陷原因分析及故障排查

运维人员根据《带电设备红外诊断应用规范》,对引起该设备缺陷的根源及干扰因素进行了分析探讨。

2.1环境影响

环境影响主要包括阳光直射、附近热辐射源、高峰负荷等。

若该异常发热点是受到阳光直射干扰,则巡检人员站在现场不同角度进行多次红外测温,结果仅显示该处异常发热,因此将该干扰因素排除:

若该处附近有热辐射源,则该线路其他两相应该也会受其影响,出现异常发热,结果仅显示该处异常发热,因此该干扰因素排除:

若该处附近有高峰负荷,通过实时分析判断法,对该故障点不同时间段进行红外检测时,发现温度前后基本相同。对该线路三相进行红外检测时,结果显示,仅该处温度出现明显异常,因此该干扰因素排除。

2.2检测视角影响

由于受现场地形限制,在现场对故障处进行红外检测时,出现引流板与耐张管处重叠的现象,给故障的精确判断带来一定难度。检测人员立即使用最新红外诊断技术一红外无人机特巡,通过不同角度对故障处进行红外测温图像采集,再结合同类比较判断法、图像特征判断法等不同诊断方法,推断故障点发热异常的原因。机巡测温结果显示:该处的引流板与耐张管两者温度有突变情况,如图3所示,且发现该发热处的中相下线引流板断裂分开。因此,初步推断该故障处温度异常与中相下线引流板断裂有关。

图3引流板与耐张管的温度突变

2.3设备内部影响

在初步推断耐张接头异常发热与引流板断裂有关后,再进一步推理求证。

导线、耐张接头、引流板的发热均属于电流致热型,即当电流通过该回路时才会发热。由图2可知,导线的引流线板断开后,没有电流通过,因此无人机红外检测到的温度为阳光辐射温度:由于下线的引流板已断开,电流不能通过引流板直接流至跳线,其电流路径从下导线钢锚到三角联板,再到上线钢锚,最后通过引流板流至跳线。杆塔金具上钢锚处发热如图4所示。由于钢锚与U型挂环均属于环形连接,电流通过的接触面相对于其他螺栓小,根据电阻公式R=oL/s可知,接触面积s减少,则接触电阻R越大。再根据电能公式0=I2R,同一电流通过时,接触电阻变大,则通过该导体接触面的电能增大,最终导致异常发热。因此,红外无人机检测到的耐张管温度实际上为阳光辐射和电流发热两者叠加后的温度。耐张管发热异常的主要原因是线路中相下线引流板断裂引起的。

图4杆塔金具上钢锚处发热

3缺陷确定及消缺

在确定了设备发热的根源后,运维人员结合《带电设备红外诊断应用规范》《广东电网公司设备缺陷管理规定》,根据电气设备管理缺陷等级的定义、划分及处理的相关要求,绘制了电气设备消缺流程图,如图5所示。

根据图5确定该线路耐张接头异常发热为"紧急缺陷",红外检测人员根据现场作业条件,采取以下处理举措:

首先,向部门上报缺陷并得到许可后,使用带电作业工作票来到现场处理,通过带电作业方式对上下导线加装引流线:其次,对断开的引流板进行加固,防止随意摆动:最后,使用红外无人机对该故障点进行测温验收,待该缺陷消除后结束工作票,并在班后会上进行汇报。经过相关处理后,220kV烟琴线初步恢复正常运行,同时,班组制定了特巡计划,定期加强实时跟踪复测,待年/月度停电计划再安排处理。

4红外诊断技术的改进

以往巡检人员对线路杆塔金具进行红外测温时,通常使用手持式红外测温仪。当发现杆塔金具温度异常时,初步判断该故障处附近可能受到环境影响,如阳光直射干扰、热辐射源干扰等。往往在现场地面通过不同角度进行红外测温,再结合同类比较判断法、相对温差判断法等辅助方法判断,若该故障点温度均显示异常,则根据缺陷等级划分,上报处理。该诊断手段存在不足之处:(1）由于现场地面条件限制,该方法往往不够灵活,容易对设备缺陷造成误判:(2）增加人力、物力成本,加大电网运行风险。比如本案例中,若采用传统红外诊断技术,当判断该异常发热点为紧急缺陷时,经常申请停电处理。

使用先进的红外无人机对电气设备故障进行检测,取代传统手持式人工红外测温方法,具有以下几方面优势:

(1）减少人力成本。传统手持式人工红外测温,必须到线路杆塔附近才能精确测温。红外无人机可以快速到达现场。

(2）降低人身风险。以往检测人员来到线路杆塔周围进行红外测温时,现场存在高空坠物风险,而使用先进的红外无人机则消除了该风险隐患。

(3）降低电网停电风险。以往发现紧急缺陷后,往往申请停电消缺,电网风险增大,而使用红外无人机巡检,可以更加精确判断出设备故障点及其缺陷等级,减少不必要的停电检修。

5结语

运维人员通过使用先进的红外无人机对电气设备发热异常情况进行检测,工作效率得到了极大提升,为后续输电线路金具异常发热的快速诊断提供了先进技术,大幅减少了原红外测温及停电消缺检修的人力成本和时间成本,同时降低了红外测温过程中人员及设备的安全风险。