紅外成像技術在電氣設備檢測中應用

深圳供電局有限公司 518000

摘要：電網供電的安全可靠性是經濟發展的基礎，分析了紅外成像技術在隔離刀閘發熱診斷中應用，及時發現設備故障，保障電網安全運行。

關鍵詞：紅外測溫；刀閘發熱；監測；檢修；

隨著我國經濟發展持續快速增長，國民生活水平的不斷提高，加大了對用電量的需求，這也對電網供電的安全性、可靠性提出了更高的要求。紅外診斷技術對電氣設備的早期故障缺陷及絕緣性能做出可靠的預測，使傳統的預防性試驗維修提高到了預知狀態檢修。目前，運行中的隔離刀閘缺陷日益增多，突出表現為刀閘的接線板、刀閘出線座、刀口發熱缺陷，其中刀口發熱缺陷較為突出。

1.隔離刀閘發熱產生的危害及影響

隔離刀閘接觸部分發熱是由于壓緊的彈簧或螺栓松動表面氧化所致，通常發展很快。因為受熱的影響接觸部分表面更易氧化，使其電阻增加，溫度升高，若不斷的發展下去可能會發生電弧，進而變為接地短路，造成惡性事故，嚴重威脅著電網的安全運行，同時也對電力生產和經濟效益造成了不可估量的損失。為防止隔離開關嘲污垢、銹蝕導致觸共燒壞事故.目前采用紅外測溫巡檢設備發熱情況，根據觸頭發熱溫度超標情況申請隔離開關停運，檢修人員進行高空作業處理。尤其足靠母線側的隔離開關的停電往往需要整段母線的停運。因此，為安排一臺隔離開關觸頭檢修，需要繁瑣的刀閘操作、人工高空打磨處理的安全措施等需花費很長的停電時間，不僅耗費巨大的人力和物力，還嚴重影響客戶的用電和公司的供電量。

2.紅外測溫監測技術方法

在保障供電連續與可靠性的前提下，利用紅外測溫方法，及時發現并且判斷隔離刀閘的發熱故障。紅外成像技術是不接觸電氣設備、不取樣、不解體、不停電的情況下進行電氣設備絕緣故障檢測和診斷。提前發現電氣設備存在的異常，將設備事故消滅在萌芽狀態，保證電網的安全運行；其次，作為狀態檢修的一種檢測手段，將為檢修人員提供檢修依據；最后，紅外成像還起到預防性的維護作用，檢測人員可以通過分析找出設備已存或潛在的問題。紅外線診斷技術的應用是對預防性試驗的補充和完善，在一定程度上彌補了電氣設備離線試驗中所不易或無法發現的設備缺陷，并填補了許多高壓設備缺少在線監測的空白，尤其在目前大力提倡狀態檢修的情況下，紅外檢測診斷已經成為電氣設備從定期檢修內狀態檢修轉變中—個不可缺少的技術手段。

3.兩起典型隔離刀閘發熱紅外測溫及缺陷的分析

我公司隔離川閘的現狀：截止20lO年8月底，我公司運行的110kv隔離刀閘數量為182組，

35kv隔離刀閘289組，型號為GW4型。2010年以來，運行的刀閘缺陷13益增多，突出表現為刀

閘的接線板、月閘出線座、刀口發熱缺陷，其中刀門發熱缺陷最為突m。每年發現刀閘發熱缺陷60余起，對電網的安全運行造成極大的危害，也增大了設備的于盒修維護成本。

3.1 110kV某站5011刀閘發熱測溫。室溫：29度，空調設置25度。

圖1 5011刀閘接頭（下）C相

圖2、5011刀閘接頭（上）C相

從拍攝的紅外熱圖和現場照片可以看出，這個是屬于單側觸指發熱現象。這個發熱故障的主要原因是單側觸指接觸上了，另一側觸指沒有接觸上，導流面積減少了一半，接觸電阻就增大了2倍，造成接觸點發熱，發熱的高低隨著負荷電流的大小變化。另一種現象是：單側觸指接觸了，另一側觸指處于似接非接狀態，似接非接處將會產生間隙放電，放電處將產生能量損耗發熱，造成此處燒傷。

3.2 110kV某站503開關柜及503CT柜紅外測溫。負荷2300A左右，室溫28度，空調設定25度。

圖1 503真空泡下方與母排接觸面C相

圖2 5033刀閘C相

從以上紅外熱圖可以看出，刀閘和母排接線觸面發熱嚴重。

4.結論

從以上2起緊急缺陷分析可以看出，不論是緊急缺陷還是重大和一般缺陷，隔離刀閘的發熱缺陷基本上都是以上述缺陷的形式出現（接線板發熱、刀閘刀口發熱、出線座發熱）。所以，根據現場的處理情況分析總結出發熱原因和注意事項有如下五點：

（1）廠家在刀閘的觸頭設計上不合理。廠家在制造工藝上造成的，例如觸指彈簧拉緊度不一樣、彈簧質量不過關等，造成接觸不良發熱。對于這種發熱缺陷只能是在選擇隔離刀閘的廠家和型號時應選擇知名度高、刀閘質量好的廠家，同時在購買隔離刀閘前寫好技術規范書，提出刀閘參數的具體要求：

（2）安裝維護調試質量欠缺。一是接線板上螺絲擰的不緊發熱，就是說螺絲的壓緊力不夠。造成接觸面接觸不良造成的發熱；二是螺絲擰地過緊引起的發熱。有些接線板較大，但是只有兩個螺絲在起緊固作用，在安裝時往往擔心擰不緊引起發熱，所以用最大力氣往緊里擰，由于接線板通常是鋁或銅制的，材質比較軟，造成接線板的兩端輕微的翹起，使接線板的有效接觸面減小，接觸電阻變大，造成發熱，發熱的大小隨著負荷電流的大小變化。所以，擰螺絲的力量由檢修人員自己來把握，不能過小，也不能過大。盡量使用力矩扳手進行緊固。同時在接線板間涂導電脂以保證接觸面的接觸良好。三是安裝調試人員在刀閘安裝完成調試過程中調試不當，造成刀閘在合閘時某相合閘不到位，接觸不良或安裝時可能由于刀閘水平連桿的某—個并帽螺絲擰的不是很緊，運行人員通過幾次的分合閘操作，造成水平連桿變位，導致刀閘的三相不是很同期，在合閘后出現其中一相刀閘沒有合到位，造成刀口接觸不良的情況。

（3）運行人員刀閘操作后檢查不到位運行人員在刀閘操作時刀閘沒有合到位，檢查不認真，沒有及時發現合閘不到位的現象，造成運行時間不長就出現刀口發熱的現象出現。

（4）新設備投運驗收人員責任心不強。驗收是確保新設備投運和檢修質量、安全運行的重要一關。驗收人員除檢查接頭的松緊、彈墊的壓接質量、接觸面的接觸狀況外，對于大電流回路（>200A）應要求安裝、檢修人員出具設備接頭檢測數據，以確保在—個檢修周期內不發生接觸發熱，否則應進行考核。

（5）檢修專業必須利用設備停電機會加強定期檢查維護工作，尤其是對隔離刀閘容易出現發熱故障的部位（刀口的觸指及彈簧、接線板、出線座）進行全面的檢查和維護，特別注意大負荷刀閘的運行監督，切實做好備品備件儲備工作。

紅外成像技術對我公司所屬各變電站電氣設備的檢測應用雖已十分廣泛，但在以下幾個方面還需探索：

（1）理論上講變壓器和電抗器鐵芯漏磁將產生發熱，應有明顯的局部發熱，而西峰變電站330KV電抗器內部長期過熱，經多次紅外成像檢測，雖整體溫度較高，但無明顯的局部發熱圖譜。因此，對檢測變壓器和電抗器內部磁滯渦流發熱方面仍在積極的摸索探索中。I

（2）對于電壓、電流混合致熱型電氣設備（如套管）的故障性質還不能準確的定性，加之目前還不能完全排除各種干擾因素對紅外成像檢測結果的影響，所以在這方面仍需繼續探索。

由于電力設備的多樣性，經過多年的測試實踐，對隔離開關的刀口和接頭發熱等應進行重點檢查，雖然紅外測溫能對電氣設備進行實時帶電檢測，可以發現常規試驗手段所不能發現的設備故障。但就目前紅外線檢測技術發展的水平來看，還不能對所有設備的內部故障做出準確判斷。因此對于內部故障的檢測應將常規試驗手段和紅外線檢測手段有機結合，才能互補。

總之，我們紅外測溫時應該從一些不太明顯的表面現象上仔細分析，發現問題，解決問題，總結經驗，積累一些典型的溫度數據和熱圖譜，這樣在發現異常時才能進行比較，我們在發現問題時不僅要按照導則的要求進行定性，而且要通過一些手段和方法找出發熱的成因，具體問題具體分析。