兩起典型紅外發熱缺陷案例分析及處理

王 晨，陶加貴，施景壘，肖 雷

(江蘇省電力公司電力科學研究院，江蘇南京211103)

任何溫度高于絕對零度（-273℃）的物體都會發出紅外線，又稱紅外輻射。物質發射出的紅外線反應在物體表面的溫度場即“紅外熱像”。紅外測溫儀通過吸收紅外輻射能量，檢測設備表面的溫度及溫度場的分布，從而判別設備的發熱情況[1]。在目前帶電檢測中利用紅外測溫技術發現的缺陷數量占總缺陷數的近九成。然而目前對于已發現的缺陷，普遍未能實現缺陷的閉環管理，即設備缺陷發現、上報、跟蹤、處理、驗收、總結，實現全過程閉環管理。缺陷閉環管理使設備缺陷從發現到處理，重新投入使用，形成一個閉環反饋的全過程管理。加強對設備缺陷監督和管理，并督促設備缺陷的處理和消除，提高設備的健康水平，確保輸變配電設備及系統安全可靠運行。

1 發熱缺陷概況

2014年江蘇省電力公司電力科學研究院在帶電檢測中利用紅外測溫技術發現大量缺陷，對發現的嚴重及以上缺陷（嚴重缺陷、危急缺陷），按照缺陷原因、類型進行統計，如圖1所示。

圖1 嚴重及以上缺陷發熱原因占比

經對2014年紅外發熱缺陷的統計分析，設備發熱的原因：（1）一次設備接頭連接不良或螺栓緊固不良。如隔離開關、接地開關、母線（軟連接）、斷路器、電流互感器等設備與連接接頭處發熱，此類故障占發熱總故障的85.51%。（2）隔離刀閘刀口壓接或接觸不良導致接觸電阻增加。此類故障占發熱總故障的4.35%。（3）電纜制作工藝不良或者應力錐老化導致發熱，此類故障占發熱總故障的4.35%。（4）穿墻套管2起紅外發熱，可能為絕緣老化導致的局部放電引起。（5）干式低抗發熱2起分部為電磁感應偏大和過負荷引起。

由上分析得出，接觸電阻增大已成缺陷發熱主要原因，此原因引起的缺陷占發熱缺陷總數的89.86%。

而接觸電阻偏大，主要是由于電氣部件接觸不良，致使導電回路電流密度分布不均引起。按照設備結構、安裝工藝、環境等因素可以分為幾種：（1）導電回路連接結構設計不合理。（2）安裝施工不嚴格，不符合工藝要求。如連接件的電接觸表面未除凈氧化層及其它污染物，焊接質量差，緊固螺母未擰到位，未加裝彈簧墊圈，因長期運行引起彈簧老化，或因連接件內被連接的導線不等徑等。（3）導線在風力舞動下或外界引起的振動等機械力作用下，以及導線周期性加載及環境溫度周期性變化，也會使連接部位周期性冷縮熱脹，導致連接松弛。（4）長期裸露在大氣環境中，受雨、雪、霧、有害氣體及腐蝕性塵埃的污染和侵蝕，造成接頭處接觸的表面氧化。（5）電氣設備內部觸頭表面氧化，多次分合后在觸頭間存在有機物或碳化物，觸頭彈簧斷裂或退火老化，因觸頭調整不當或分合時電弧的電腐蝕與等離子蒸汽對觸頭的磨損及燒蝕，造成觸頭有效面積減小等。

2 案例分析

缺陷閉環管理是要求全面掌握設備的健康狀況，以便及時發現設備缺陷，認真分析產生缺陷的原因，分清設備缺陷的嚴重程度，進行報告、登記、統計分析，分別進行處理，努力做到防范于未然。檢測人員發現設備缺陷、隱患、故障或其它異常情況時，無論消除與否，均需做好詳細記錄，并向有關人員匯報。報告設備缺陷時，應詳細、準確，不能含糊其詞。包括設備的名稱及編號、設備型號、生產廠家、投行時間，設備缺陷部位、缺陷內容、造成的影響及可能的后果，設備缺陷發現的時間、檢查處理情況，以及對缺陷定級。并在消缺前后，及時跟蹤設備運行情況。檢修人員在消缺時，需結合檢測報告確定缺陷具體位置，做到精確消缺。消缺后，需完成必要的試驗，驗收通過后方可投運。

2.1 案例1（未緊固螺栓發熱）

（1）案例情況。2014年8月在帶電檢測工作中，發現某500 kV變電站1號主變2601斷路器B相接頭發熱，接頭處溫度為64.6℃，其余兩相溫度分別為34.2℃，34.1℃，環境參照溫度為25℃，負荷電流為434 A。隨即通知運行人員根據負荷變化加強監測，結合停電計劃進行處理。進入秋季后隨負荷下降，熱點溫度逐步降底。2014年11月12日停電檢查后發現，是因螺栓緊固不良導致的接觸電阻增大，隨即對接頭進行處理、消缺。

（2）測試所用紅外儀信息如表1所示。

表1 紅外攝像機信息

2601開關斷路器接頭B相熱像圖如圖2所示。圖中最高溫度為64.6℃。2601開關斷路器接頭A相、C相熱像圖如圖3所示，兩相溫度分別為34.2℃，34.1℃，環境參照溫度為25℃。

圖2 2601斷路器接頭B相熱像圖

圖3 2601斷路器接頭A相及C相熱像圖

根據公式：

計算得出相對溫差值為77.0%。熱像圖顯示發熱缺陷點屬于金屬部件與金屬部件的連接，根據DLT 664—2008電流致熱型設備缺陷診斷判據：溫差不超過15K或未達到嚴重缺陷要求的為一般熱缺陷；熱點溫度＞80℃或δ≥80%為嚴重熱缺陷；熱點溫度＞130℃或δ≥95%為危急缺陷[2]。其診斷結果為一般缺陷，并根據要求將缺陷記錄在案，注意觀察其缺陷的發展，利用停電機會檢修，有計劃地安排試驗檢修消除缺陷。

（3）現場結合紅外圖譜判定發熱點如圖4所示，中間大圈內2顆螺栓，檢修人員登高檢查后發現中間小圈內螺栓明顯松動。

圖4 缺陷發熱點可見光圖片

隨后檢修人員按圖5所示接線，使用回路電阻儀測試缺陷位置電阻，試結果為114.5μΩ。回路電阻儀信息如表2所示。

圖5 回路電阻測試接線

表2 回路電阻儀信息

回路電阻測試完成后檢修人員拆卸接頭，精細處理接觸面。先用150目細砂紙去除殘留導電膏，再用無水酒精擦拭接觸面，確保表面清潔。然后用刀口尺和塞尺測量平面度后，均勻薄涂導電膏，控制涂抹劑量，用不銹鋼尺刮平，再用百潔布擦拭干凈，使接線板表面形成一薄層導電膏。接著對角預緊螺栓、再用規定力矩擰緊，保證接線板受力均勻，并用記號筆做標記。復測回路電阻為37.1μΩ，數值較處理前大幅降低。

分析認為，此缺陷是由于安裝時的疏忽，造成接頭處接觸電阻增大，繼而引起的發熱。

2.2 案例2（已緊固螺絲發熱）

（1）案例情況。2014年8月在帶電檢測工作中，發現某500 kV變電站35 kVⅠ母A相軟連接處發熱溫度為135℃，其余兩相溫度分別為42.3℃，40.4℃，環境參照溫度為25℃，負荷電流約為4000A。通知運行人員后得知，由于該母線緊連主變，正值夏季負荷高峰期，無法立即停主變進行處理。隨機上報調度申請改變運行方式，1組電抗器退出運行，使該母線由帶4組電抗器運行轉為帶3組電抗器運行，此時母線電流降為3000 A。在此期間運行人員跟蹤測溫結果保持在80～90℃。進入秋季后母線轉為帶2組電抗器運行，電流為約2000 A，電科院秋季帶電檢測結果為46℃。如表3所示。

表3 連續紅外跟蹤測溫情況

2014年11月停電檢查后發現，是因螺栓沒有緊固，引起的接觸電阻增大，隨即對接頭進行處理、消缺。

（2）A相軟連接處熱像圖如圖6所示。圖中最高溫度為135℃。

圖6 Ⅰ母A相軟連接處熱像圖

Ⅰ母B相、C相軟連接處熱像圖如圖7所示。兩相溫度分別為42.3℃，40.4℃，環境參照溫度為25℃。根據公式（1）計算得出相對溫差值為86.0%。熱像圖顯示發熱缺陷點屬于金屬部件與金屬部件的連接，根據DLT 664—2008電流致熱型設備缺陷診斷判據：溫差不超過15 K或未達到嚴重缺陷要求的為一般熱缺陷；熱點溫度＞80℃或δ≥80%為嚴重熱缺陷；熱點溫度＞130℃或δ≥95%為危急缺陷。診斷結果為危急缺陷，應立即降低負荷電流或立即消缺。

（3）缺陷發熱點可見光圖片如圖8所示。

圖7 Ⅰ母B相及C相軟連接處熱像圖

圖8 缺陷發熱點可見光圖片

現場結合紅外圖譜判定，發熱點在圖3紅圈內2顆螺栓，懷疑為螺栓松動，檢修人員登高檢查后發現紅圈內所有螺栓都已正常擰緊，無異常。隨后要求檢修人員檢查另一側螺栓，發現圖9所示圈內螺栓沒有擰緊。也就是電流基本流過另一側緊固的螺栓，導致其溫度過高。檢修人員使用回路電阻儀測試缺陷位置電阻，結果為91.4μΩ。隨后檢修人員進行消缺處理，完成后復測回路電阻為8.0μΩ，較缺陷處理前亦有大幅降低。分析認為，此缺陷是由于安裝時的疏忽，造成該側螺栓未緊固，電流主要經對側螺栓通過，而引起的發熱。

圖9 未擰緊螺栓可見光圖片

3 結束語

（1）對于安裝施工不合格、不符合工藝要求的設備，如螺栓緊固不到位、未擰緊、未加彈簧墊、連接件焊接工藝差，通過紅外精確測溫，一目了然。因此在設備運行期間要充分利用紅外檢測技術將其發現，并盡快處理。

（2）除了迎峰度夏、度冬前、周期性紅外精確測溫外，可以在設備周期修試前、重要設備間隔停電前進行紅外測溫工作，以有效指導設備檢修，提高檢修工作效率和質量。

（3）發現缺陷后，應認真分析產生缺陷的原因，分清設備缺陷的嚴重程度，及時制定應對措施。消缺前后，需按規定周期跟蹤檢測，掌握設備情況。

[1]羅軍川.電氣設備紅外診斷實用教程[M].北京：中國電力出版社，2012：1-5.

[2]DL/T 664—2008帶電設備紅外診斷應用規范[S].

[3]成 強，王 勇.紅外診斷技術在變電設備狀態檢修中的應用[J].江蘇電機工程， 2008，27（1）：15-17.