发电厂带电电力设备红外检测浅析

发电厂带电电力设备红外检测浅析文/王　宇众所周知，人体病变往往引起体温升高，因此，医生总是通过测量患者体温并配合其他检验结果对人的疾病做出病理诊断。与此类似，在电力系统的各种设备中，往往由于出现故障而导致设备运行的温度状态发生异常，因此通过检测电力设备的这种状态变化，可以对设备故障做出诊断。电力设备的红外检测诊断是一项简便、快捷的设备状态在线检测技术，任何有一定温度的物体，都会以电磁波的形式向外界辐射能量。所辐射能量的大小与该物体的热力学温度的四次方成正比。利用这个原理制成的红外测温仪，具有不停电、不取样、非接触、直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广等特点，是发、供电设备实施状态检修重要技术监督方法，是保证电力设备安全、经济运行的重要措施。本文就红外诊断的基本原理、红外诊断对象、诊断方法和设备缺陷的判断依据，对红外检测和诊断技术管理工作等方面结合实际进行探讨。电力设备表面的温度分布状态及其包含的设备运行状态信息。这就是电力设备运行状态红外检测的基本原理。二、红外诊断对象只要表面发出的红外辐射不受阻挡的设备，都属于红外诊断技术的有效监测设备，例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。三、诊断方法和设备缺陷的判断依据电力设备巡视是每天必须进行的一项重要工作，其方法一般为通过目测、耳听和鼻嗅等来了解设备的运行情况，其中以目测为主。但目测的方法有着很大的局限性，一些有发展性的缺陷，特别是设备内部缺陷，要等到设备发热到一定程度后才能被发现，这样不但使设备缺陷的及时发现和处理造成延误，而且可能会对运行设备造成不同程度的损坏。１．电流致热缺陷判断（1）三相同位置最大相间温差比较法。进行同一间隔设备相同位置接点的最大温差比较，电流致热缺陷分析和判断一般采用本方法。（2）绝对温升判定法。当设备三相同位置接点均过热时使用本方法。（3）以环境温度参照体温度作为基准温度与三相过热点进行比较。选取环境参照体有困难时，可在被检测设备本间隔或其他间隔设备载流导线、导电杆上选取温度较低的部位作为环境温度参照体，以其温度作为基准温度与三相过热点进行比较。（4）电流致热类缺陷分析中应注意的事项。影响红外分析诊断的因素有：负荷、环境温度、风速影响、其他辐射热源干扰、材料辐射系数、测试距离、仪器参数设置（最高最低温度、环境温度、辐射率）、仪器使用条件。２．电压致热类缺陷检测与诊断电压致热类缺陷是长时间带有额定电压的设备由于介电强度降低、绝缘劣化、电场分布不均等所导致的设备局部或整体发热。 电压致热类缺陷绝大多数是设备的内部异常发热，所对应的缺陷都是重大缺陷，是红外检测的重点。一、电力设备状态红外检测与故障诊断的基本原理设备故障红外诊断的前提，首先是用红外方法检测到设备运行状态的变化及故障信息。电力系统的各种电器设备中，导流回路部分存在大量接头、触头或连接件，如果由于某种原因引起导流回路连接故障，就会引起接触电阻增大，当负荷电流通过时，必然导致局部过热。如果电器设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起绝缘介质损耗增大，在运行电压作用下也会出现过热；具有磁回路的电气设备，由于磁回路漏磁、磁饱和或铁芯片间绝缘局部短路造成铁损增大，会引起局部环流或涡流发热；还有些电气设备（如避雷器和交流输电线路绝缘瓷瓶），因故障而改变电压分布状况或增大泄露电流同样会导致设备运行中出现温度分布异常。总之，许多电力设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来。世间万物都会发射人眼看不见的红外辐射能量，而且物体的温度越高，发射的红外辐射能量越强。红外测量通常测量到的是三种合成辐射——本身的辐射、物体表面反射的辐射、大气辐射的能量。只要运用适当的红外仪器检测电力设备运行中发射的红外辐射能量，并转换成相应的电信号，再经过专门的电信号处理系统处理，就可以获得162

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Copyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.某些致热类缺陷也纳入了电压致热类缺陷去分析和管理，如：并联电容器极板击穿后的异常发热；变压器箱壁漏磁通涡流、磁屏蔽接地不良导致的发热；变压器油路循环不倡导致的发热或主油管油循环不正常；电力行业标准中没有计列的其他缺陷性质的发热（如：机械转动部分缺陷导致的发热、非电气原因导致的设备局部温度异常等）。在红外检测发现和认定的缺陷中，电流致热、电压致热类缺陷都是不可自愈的，而电压致热类缺陷发展形成的事故是电力变电主设备损毁的主要原因。电压致热类缺陷检测受到影响的程度和内容有：气象条件的影响、日照辐射影响、周围光辐射影响、双节设备电场分布的影响、被拍摄设备视角的影响、仪器参数设备（最高最低温度、环境温度、辐射率）。３．发电厂变电所设备红外检测的故障判别方法上文提出用发热点相对环境温度的温升来判断热缺陷，并给出了对不同负荷电流下不同设备接头过热的警界温升表。当被检测点相对环境温度的温升大于表中所规定的警界温升时就认为有缺陷，并按表中的警界温升确定缺陷种类，这种方法简单、直观、实用性较强，但是在线路红外检测时存在以下不足：（1）对于发电厂变电所设备，由于条件限制，不可能准确测量设备周围的环境温度、湿度、风速以及检测距离（一般采用地面环境温度、湿度、风速作设备的环境参数，检测距离的估计），这样所测得的发热点相对环境温度的温升存在误差，必然带来热缺陷判断的误差。（2）对于高压设备，即使相同材料、相同环境条件，由于集肤效应和邻近效应，在相同负荷电流情况下，交流线路的发热应比直流线路的发热严重，而上文中只根据导线型号和负荷电流来规定警界温升是有局限性的。（3）不同设备、不同材料的发热特性各不相同，在不同条件下的允许温升应各不相同，例如在有太阳辐射时，会在被检测对象上附加一定的温升，这时的警界温升显然与没有太阳辐射时是不一样的。显然，简单地采用这种方法来分析热缺陷并不方便、准确。《带电设备红外诊断技术应用导则》对电流致热型设备的热故障判别提出用相对温升判断法，该方法通过分析相对温差与接触电阻的变化关系，依据电力行业标准《电力设备预防性试验规程》(DL/T596)中对接触电阻的规定，确定了分析电流致热型设备热缺陷的相对温升来判断。这种方法从发热的内在原因出发确定判断方法，克服了一些环境因素及负荷电流等对测量结果的影响，对电力设备的红外诊断具有指导性。（3）掌握红外检测相关规程。（4）掌握目前已成熟的红外检测经验和案例。（5）积累红外检测经验。（6）学会使用分析软件。２．电流致热缺陷现场拍摄（1）检查仪器参数设置。（2）必要时记录环境气象条件。（3）核对负荷电流和最大负荷。（4）不热的不拍。（5）争取有个相间同位置进行比较。（6）热点图像单拍摄一张局部详图。（7）角度合适，能准确反映设备发热的部位和原因。（8）尽可能避开外辐射源的影响。（9）记录好每张红外热像图的编号和对应设备名称。３．电压致热类缺陷检测现场拍摄（1）检测前，应了解设备的运行情况。（2）红外热像仪开机后先检查仪器日期、时间、辐射系数、距离参数、温度范围设置。精确检测的辐射系数使用0.92，距离参数设置12m，现场一般不再调整。（3）不论红外热像仪屏幕红外图像目测有无温度异常，均应拍摄红外热像图，使用软件进行红外热像图分析。（4）应将间隔内三相设备拍摄在一张红外图像。不同间隔的单一设备拍摄应与其他间隔同类设备使用相同距离、相同角度。（5）拍摄应去掉对红外图像分析无意义的物体，获取设备最大的整体红外热像图。（6）三相或两相设备本体的关键部位应互相无重叠遮挡。（7）设备本体温升、温场分布异常达到严重及以上缺陷时，应将设备异常过热的准确位置、实测温度、缺陷初步诊断结果和注意事项告知值班员，缺陷诊断初步结果应填入缺陷记录簿。初步诊断为危急缺陷的，应立即向上级汇报。（8）新投运的变电设备应于投运的第1、3、7天连续进行精确检测，无异常后转入正常的电力设备红外检测。初始红外检测热像图应作为基础技术资料保存。（9）新投运的变电设备精确检测发现设备本体温场分布异常时，应进行红外连续跟踪检测，根据红外诊断结果及时采取其他带电或停电检测措施。红外诊断技术还可以在电厂其他诸多方面发挥重要作用，例如：转动机械轴系过热故障的诊断；储煤自燃隐患四、红外检测和诊断技术管理工作１．红外检测人员基本要求（1）掌握红外检测的基本原理。（2）熟悉设备的基本结构和运行原理。的诊断；锅炉堵灰的红外检测等。可以说，凡是能够表现为温度异常的各种故障，原则上都可以应用红外检测技术做出诊断，许多课题尚待进一步研究开发。（作者：黑龙江华电齐齐哈尔热电厂）OCCUPATIONCopyright©博看网 www.bookan.com.cn. All Rights Reserved.1632011 10