电压致热设备故障红外诊断.doc

电压致热设备故障红外诊断
时间：2012-12-06 09:27:27　　来源：电力技术网　评论：0 　点击：25
　　傅　坚
　　(上海市电力公司超高压输变电公司　200063)
　　摘　要　红外检测技术是电力设备在线检测的重要手段。本文重点分析了电压致热设备故障类型，并通过具体实例，阐述了红外检测技术在判断电压致热设备故障中的应用情况。
　　关键词　电压致热　红外检测　在线检测
　　0　引言
　　电力设备在正常运行时，与发热升温有着密切的关系，在其故障发展和形成过程中，绝大多数都与发热升温紧密相连。
　　红外热成像系统利用红外探测器，接收物体按其表面的温度自然辐射的红外线，在不接触被测物体的情况下，得到与物体表面热分布相对应的“实时热图像”。该热图在一定程度上，通过其表层的热状态反映出物体的自身状态。对于涉及热辐射的所有领域，它是一种理想的无损检测工具。运行中的电力设备的寿命一般决定于其绝缘部分以及接触导电部分，温度越高，绝缘老化加快，导电部分接触面加速氧化。利用红外热像系统直接接收电力设备表面的红外辐射，进而测出设备表面温度及其温度面的分布情况，从而判断设备的运行状况。
　　红外热像检测是进行电力设备在线检测的十分有效的手段， 它通过对运行设备进行远距离非接触性的扫描巡检，能准确发现缺陷部位。通过与其他检测试验方法配合，还能对缺陷的性质和程度做出判断。
　　对带电设备进行红外检测在上海市电力公司超高压输变电公司已开展了许多年了，从使用红外点温仪、红外热电视、到目前的非致冷焦平面红外热像仪，从中积累了十分丰富的运行经验，发现并解决了许多设备缺陷，如接触不良、绝缘不良、绝缘老化等现象，为上海电网的安全运行提供了可靠保证。
　　1　电压致热设备故障分析
　　1.1　故障设备分类
　　我们对电力设备的过热情况根据致热性质不同提出了电流致热设备和电压致热设备两大类。电流致热设备指电流作用引起的设备发热，例如：电气设备与金属部件的连接，金属部件与金属部件连接的接头和线夹等，这些设备的故障一般较容易发现，故障数量约占故障总数的90%。电压致热设备指电压作用引起的设备发热，例如：电压互感器、耦合电容器、移相电容器、高压套管、避雷器、电缆头等设备，这些设备缺陷一般温升较小，红外热像检测较难发现。但是电压致热的设备缺陷一般比较严重，我们通常对此类设备缺陷定为严重或危急缺陷，强调了电压致热设备性质的严重性。
　　1.2　电压致热设备的故障情况
　　电压致热设备常见故障，除连接不良等外部故障以外，内部故障主要包括受潮、绝缘老化、漏油等几种类型。
　　1.2.1　电容式电压互感器CVT及耦合电容器
　　电容式电压互感器与耦合电容器的热像图相似，致热源主要是介质损耗Pj=U2ωCtgδ。
　　电容式电压互感器常见的故障是受潮，因制造质量不良或安装工艺不佳，引起密封不严或密封件老化，造成内部芯体受潮，吸潮后的绝缘材料可使介质损耗tgδ迅速增大而发热严重。
　　绝缘老化是一种常见的故障，设备运行年限较久，长期耐电时间可以导致绝缘介质如油、纸、膜等性能劣化，介质tgδ与发热增加。
　　1.2.2　氧化锌避雷器(MOA)
　　氧化锌避雷器作为系统过电压保护设备在电网中运行，首先要保证自身性能完好。避雷器故障的原因是多种多样的，有产品质量问题，有长期运行内部元件老化问题等，但最常见的还是避雷器内部进水受潮造成其闪络。
　　判断氧化锌避雷器(MOA)是否受潮有两项重要依据，即表面温度升高和泄漏电流增大，通常情况下受潮相要比正常相温度高2℃左右，这是国内发现的绝大多数受潮MOA的规律，同时也和实验室氧化锌避雷器受潮试验结论相符。
　　1.2.3　套管
　　套管主要有变压器套管、穿墙套管及电缆头套管等，按其结构分为单一结构套管、复合结构套管和电容式套管三种。高压套管是多种电气设备的重要配件，常见的故障主要有进水受潮、局部放电、漏油等。
　　变压器套管是我们在红外检测中发现问题较多的一类，常见的故障有套管漏油引起的套管缺油，红外图像的特点是有一个较明显的温度突变界面。
　　2　典型电压致热设备故障红外图谱分析
　　2.1　耦合电容器异常发热
　　2003年6月6日，在对某变电站进行红外检测发现，某220kV线路B相耦合电容器温度偏高。下节36.1℃，上节31.8℃，上下两节温差达4.3℃，下节左上角的温度偏高明显。后停电进行预试，发现下节介损超标，上节介损0.203，下节为0.639。2003年6月13日进行更换，避免事故发生。

　　故障相耦合电容器红外图
　　2.2　电容式电压互感器(CVT)
　　2005年9月27日发现某变电站220KV线路保护(LFP-931)装置异常及闭锁光示牌常亮，线路压变的二次电压显示为零。检查二次接线，未发现异常。随后对其进行了红外检测，发现此压变下部明显发热，与相邻同类线路压变比较高出5-6℃。随后申请停电对该压变进行更换，更换后保护装置工作正常。故障原因为电容式电压互感器中避雷器击穿，造成中间变压器短路，二次电压显示为零。

　　故障线路压变红外图
　　3　总结
　　3.1　电力设备红外检测诊断技术是一项简便、快捷的设备状态在线检测技术，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，是保证电力设备安全、经济运行的重要手段。
　　3.2　对电压致热设备红外图象诊断可采用同类比较法。可根据同一回路中三相设备比较，或相邻回路中同类型设备比较来判断缺陷。一般情况下，当同类设备温差超过允许温升值的30%时，应定为重要及以上缺陷。
　　3.3　对电压致热设备的缺陷及热像图的分析尚需进一步积累资料。目前我们正在建立电压致热设备红外专家系统，积累重要的设备原始(正常)红外图象，定期进行跟踪检测，利用红外图象分析软件对异常红外图象进行分析，获得可靠的诊断结论。
　　3.4　红外检测技术必须结合其他电力设备预防性试验，通过应用不同的判断法避免对缺陷性质定性不准。
　　作者简介：
　　傅坚，上海市电力公司超高压输变电公司，从事变电运行管理工作