红外诊断技术在状态检修中的应用

关键词：红外诊断技术；变电设备；状态检修

目前电力设备状态检修正在电力系统中积极开展，开展状态检修须先进行设备诊断，在带电状态下对电气设备进行诊断、发现缺陷，是为变电设备的状态评估、状态检修提供科学依据。红外诊断技术在电力系统中得到较为广泛的应用，是开展状态检修对设备实施带电测试、发现隐性缺陷的有效简捷的手段之一。对一二次设备线夹接头、隔离开关接口、内部绝缘损坏等发热缺陷，通过红外测温、成像分析，使缺陷设备得以及时处理，防止缺陷升级引发事故的发生。

1 红外诊断技术发现变电设备隐性缺陷统计分析

为研究红外诊断技术在变电设备状态检修中的应用情况，对2008～2009年杭州市富阳供电局红外诊断技术发现的变电设备缺陷进行统计分析，见表1及图1。

从缺陷统计分析，可以得出以下初步结论：

红外诊断发现隔离开关触头及连线接头等设备缺陷较多，主要是接触电阻过大造成电流致热，占比70%以上。

红外诊断还能发现如电流互感器、电抗器、电容器等一次设备内部的隐性缺陷，占比18%。

红外诊断对二次回路及低压设备的缺陷发现概率较低，只占比5%。二次设备如微机保护、测控装置、收发讯机等一般有自检功能，发生异常时大多可以通过装置测量、报警等发信发现。

2 红外诊断技术在设备状态检修中的应用实例

2.1 在隔离开关触头及设备连接点中的应用

隔离开关触头接触不良缺陷较为常见，红外诊断也较为简单。某变电站#2主变220 kV正母隔离开关C相触头发热热像图显示，最高温度110.7 ℃，该线路其余两相的相同位置实测温度为40℃。经停电检查，系动触头表面氧化，操作杆安装不到位，经调整打磨处理后恢复运行，复测温度正常。

2.2 穿墙绝缘子与导线连接处的应用从某变电站#2主变35 kV穿墙绝缘子与导线连接处测温热像图看出，温度B相为75 ℃，C相为72 ℃，A相为40℃，当时#2主变10 kV侧电流为290 A。经停电检查，发现穿墙绝缘子B、C相接头风化铁锈，接触电阻增大所致，经更换套管投运后复测温度正常。

2.3 在互感器内部缺陷时的应用

电压互感器TV的负荷极低，主要是电压致热型缺陷，只有自身发生绝缘问题，才会产生异常发热。TV的故障主要是由于受潮、匝间击穿、绝缘劣化等引起，通常只出现整体的温升，也有单点搭壳引起点温过高，漏油引起三相温度不均等故障，通过红外诊断的热成像，可直观地反映故障隐患。

从红外测温图分析，该电压互感器内部有明显的发热点，实测发热点温度45.9 ℃，其他正常TV温度26 ℃，环境温度23 ℃，发热点温升为22.9 ℃。停电解体检查发现TV电磁单元内部阻尼电阻螺杆与箱壁发生碰触，经调整阻尼电阻后投运，复测温度正常。

电流互感器TA除了绝缘方面的缺陷外，还有电传导方面的故障。在正常运行时，互感器本身没有什么电损耗，整体温升一般很低，一旦有故障，其温升很明显，因此在TA上应用红外诊断技术，其效果最佳。应用中可检测内连接不良故障、绝缘缺陷故障、外部连接不良故障、缺油故障等。

2008年7月11日，220 kV某变电站35 kV线路户外充油TA B相，温度为33.3 ℃，其它两相无异常热点，平均温度均为27 ℃。经停电试验后发现该相介损为6.5%超标，比往年明显增大，并立即停电更换。判断此为内部故障引起的发热。

2.4 在电抗器中的应用

某220 kV变电所#1电容器电抗器发热故障，已有电容器电抗器烧毁1台，多起10 kV电容器电抗器发热超100 ℃或整体热温度分布不均匀。原因为电抗器表面绝缘漆剥落（或憎水性能下降），使得线圈局部受潮引起。经更换后复测温度正常。

2.5 在电缆接头中的应用

某变电站35 kV线路电缆头三相都存在部分异常的状况，但停电检查和常规试验都没有发现异常情况。经设备解体确认外层屏蔽环接地引线焊接不良，制作工艺差，该部位发热已导致部分绝缘层出现焦炭状。从表面温差梯度看异常点比正常温度高10 ℃，但内部解体情况表明，可能故障点温度会更高。重新制作电缆头投运后复测正常。

电缆头的发热是十分普遍的问题，由于接触过热或工艺不良导致电缆绝缘损坏后发生击穿的，是导致电缆头事故的重要原因。因此，电缆的热像检测实际上就是电缆头的检测。电缆头主要的缺陷为电缆头出线外接头不良、电缆头线鼻子等内连接压接不良、电缆头绝缘不良等。

这类故障发热是从电缆头根部向外传导，且比电缆本体的温度还高，但总的温升值不会太高，通常这是电缆头制作工艺不良或绝缘老化的结果。

3 红外诊断电力设备故障的局限性

应该承认，任何一种先进的技术都不可能是完美无瑕的，红外诊断也不例外。就目前而言，红外诊断的主要不足在于标定较困难。尽管红外诊断仪器的测温灵敏度很高，但因准确度受被检测表面发射率及环境条件的影响较大；不同检测人员掌握的检测方法存在差异等，因此很难获得十分准确的测温结果。

对于一些不易观察到的内部缺陷，例如：全密封电气设备、中置开关柜、合成绝缘子、线路绝缘子等，或受到对流或其他干扰热源影响的异常发热故障，大型复杂的高压电气设备或热能动力设备内部的故障，还难以作出有效的诊断。

由于红外热成像对被测环境包括环境温度、湿度、风速的要求比较高，因此要尽量避开日光，灯光直射和雷雨雾雪，防止其他高温辐射干扰。

4 结束语

红外诊断是当前变电设备状态检修的有效手段之一，但移动式红外测温也存在一定的局限性，需要在今后的发展中结合实际逐步改进。红外测温必须和其他传统方法相结合，通过安装固定红外检测装置和粘贴示温片、目测相色漆和金属颜色的变化、气味的变化等测温方法，加上其他传统油色谱、介损试验来综合分析判断监视设备的运行状况，开展预知的状态检修，建立完善的电气设备红外测温技术管理制度，为开展电气设备的状态检修，提高电网的安全稳定、经济运行发挥重要作用。