杜紅軍

(神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，寧夏 銀川750011)

0 引言

內(nèi)部故障的診斷比較復(fù)雜，現(xiàn)場檢測要耐心細(xì)致，而且紅外檢測人員必須掌握診斷的規(guī)律性，即內(nèi)部故障屬性與對應(yīng)的紅外熱像圖的特征關(guān)系。內(nèi)部故障按其屬性大體可歸結(jié)為內(nèi)部導(dǎo)電體連接或聯(lián)結(jié)不良、絕緣介質(zhì)不良以及一些非常規(guī)性的特殊故障三大類,以下分別簡述其熱像特征。

1 內(nèi)部導(dǎo)電體連接或聯(lián)結(jié)不良故障

由于內(nèi)部導(dǎo)電體連接或聯(lián)結(jié)不良，導(dǎo)致接觸電阻增大，在電流負(fù)荷的作用下過熱，發(fā)熱功率遵循P=I2R 規(guī)律。 這類故障雖然發(fā)熱源位于設(shè)備內(nèi)部于熱傳導(dǎo)作用，使設(shè)備外部呈現(xiàn)一定的過熱特征，因而與正常相比較， 但由其外部某處局部過熱。 這類缺陷多發(fā)生在斷路器、CT 和套管內(nèi)部，可以通過熱像圖的發(fā)熱特征進(jìn)行診斷。

1.1 少油斷路器內(nèi)部導(dǎo)電體連接不良

少油斷路器內(nèi)部導(dǎo)電體連接不良主要表現(xiàn)在上動、靜觸頭或中間觸頭接觸不良，導(dǎo)致斷路器發(fā)熱。 當(dāng)上動、靜觸頭接觸不良時，其熱像是以引線根部為發(fā)熱中心的上部整體過熱的熱像圖，且外部熱像特征是頂部溫度最高，其次為基座法蘭，再次是瓷套。當(dāng)中間觸頭接觸不良時，其熱像是以斷口下部基座法蘭為過熱中心的熱像圖，且外部特征為基座法蘭溫度最高，其次是頂帽，再次是瓷套。當(dāng)靜觸頭基座接觸不良時，其熱像是一個以頂帽中部為最高溫度的熱譜圖，且瓷套下法蘭的溫度稍高于瓷套外表的溫度。

1.2 CT 一次接線內(nèi)部聯(lián)接不良

CT 一次接線內(nèi)部聯(lián)接不良，在電流的作用下導(dǎo)致過熱，其熱像是以一次接線根部為發(fā)熱中心，CT 頭部整體過熱的熱像圖，最高溫度在這些線頭及頂部油面處。

1.3 高壓套管頭內(nèi)部導(dǎo)電桿連接不良

高壓套管頭內(nèi)部導(dǎo)電桿連接不良而導(dǎo)致套管過熱，其熱像是以套管頂帽出線頭為集中發(fā)熱中心，套管頭局部嚴(yán)重過熱的熱像圖。

2 內(nèi)絕緣不良故障

電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣不良，在電壓的作用下發(fā)熱，發(fā)熱功率遵循P=U2ωCtgδ 規(guī)律。 其電氣試驗通常表現(xiàn)為介質(zhì)損耗增大，這類故障常出現(xiàn)在充油設(shè)備中，譬如PT、CT、耦合電容器等。紅外技術(shù)診斷可通過三相比較法進(jìn)行。

2.1 變壓器內(nèi)部異常發(fā)熱

當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常發(fā)熱時， 有可能引起箱體局部溫度升高。這種熱譜圖不具有環(huán)流形狀。 此類缺陷同時伴有變壓器內(nèi)部油的汽化。 依照經(jīng)驗法則，有絕緣油的變壓器或開關(guān)，其內(nèi)部若有故障，外部溫度測到10℃溫升時，其相對應(yīng)的內(nèi)部零件部位會非常熱，可能有嚴(yán)重?zé)舻那樾巍?若要正確判斷內(nèi)部熱故障問題，可配合使用油品分析技術(shù)或其他電特性分析技術(shù)。

2.2 PT、CT 內(nèi)絕緣不良

PT 內(nèi)絕緣不良，其熱像特征是以PT 頂部為發(fā)熱中心而整體過熱的熱像圖。 CT 內(nèi)絕緣不良，其熱像是以CT 頭部過熱而本體也較熱的熱像圖。 但整個CT 不存在明顯的過熱中心。

2.3 耦合電容器內(nèi)絕緣不良

耦合電容器內(nèi)絕緣不良，其熱像是以耦合電容器整體過熱的熱像圖，整個電容器本體發(fā)熱均勻，無明顯的發(fā)熱中心。

2.4 絕緣子串內(nèi)絕緣不良

對絕緣子的故障檢測主要集中在零值絕緣子和低值絕緣子的檢測上。 正常絕緣子由于電壓分布的不均勻性，其熱像表現(xiàn)為不對稱的馬鞍形，靠線路側(cè)的絕緣子溫度相對較高，相鄰絕緣子間的溫差較小。當(dāng)存在低值絕緣子，其絕緣電阻降至300-10MΩ 時，其發(fā)熱功率大于正常絕緣子，溫度升高，其熱像特征是以鐵帽為發(fā)熱中心的熱像圖；當(dāng)存在零值絕緣子，劣化絕緣子的電阻值進(jìn)一步降低時，發(fā)熱功率呈下降趨勢。 在某一阻值(5-10MΩ)時，其發(fā)熱功率又接近于正常絕緣子，這時為檢測盲點。 劣化絕緣子的電阻值進(jìn)一步降低至接近于零時，其發(fā)熱功率為零，與正常絕緣子相比溫度很低，其熱像特征為鐵帽溫升偏低；當(dāng)存在的是污穢絕緣子時，由于表面污穢電流增大，形成發(fā)熱。其熱像表現(xiàn)為以磁盤為發(fā)熱區(qū)的熱像圖。

2.5 阻波器內(nèi)避雷器損壞

正常的避雷器基本不發(fā)熱。 若明顯發(fā)熱則說明避雷器已損壞。

2.6 電力電纜內(nèi)絕緣故障

電纜頭局部絕緣不良，指電纜頭因加工不良或長期運(yùn)行造成絕緣局部損傷、受潮、劣化等缺陷。其熱像特征是電纜頭交叉處出現(xiàn)局部絕緣區(qū)域溫升偏大。 電纜頭整體絕緣不良，指電纜頭因加工不良或長期運(yùn)行造成絕緣整體受潮、劣化等缺陷。 其熱像特征是整個電纜頭溫度偏高。 電纜整體發(fā)熱，即電纜絕緣年久老化或過負(fù)荷運(yùn)行而引起的絕緣缺陷。

3 非常規(guī)性特殊故障

電氣設(shè)備的某些非常規(guī)性特殊故障主要是以油為絕緣介質(zhì)的設(shè)備由于密封不良、瓷套裂傷等而發(fā)生滲漏油、少油缺油的故障。這類故障常規(guī)性試驗難以發(fā)現(xiàn)，但紅外熱像技術(shù)診斷卻非常有效。 這是由于一般電氣設(shè)備在正常運(yùn)行情況下會伴隨發(fā)熱(正常發(fā)熱)現(xiàn)象，而內(nèi)部油又是熱的良好攜帶者，因此當(dāng)設(shè)備缺油時，設(shè)備的熱像圖上出現(xiàn)以油位為標(biāo)志的明顯的上冷下熱分界線的熱像圖。這類故障主要出現(xiàn)在耦合電容器、PT、套管等電氣設(shè)備。 某些設(shè)備因密封不良使內(nèi)部受潮而出現(xiàn)熱分布不均勻的情況，這類故障主要出現(xiàn)在避雷器設(shè)備上。 另外，變壓器冷卻裝置及油路系統(tǒng)異常，如散熱管道堵塞或閥門未開而引起無熱油循環(huán)的部分管道或散熱器在紅外熱譜圖上呈現(xiàn)低溫區(qū)。

（1）耦合電容器缺油少油故障。 缺油的耦合電容器油位通常低于幾個瓷裙。 這類缺陷可從熱像圖上直觀發(fā)現(xiàn)。

（2）PT 缺油故障。PT 缺油故障常發(fā)生在110kV 級，其熱像呈現(xiàn)以頂帽暗淡的熱像圖。 220kVPT 偶爾也有缺油現(xiàn)象，其熱像為油位較低的熱像圖。

（3）套管缺油故障。 缺油套管的熱像圖也是以油位為標(biāo)志的具有上下冷熱分界線的熱像圖，且在油面上通常出現(xiàn)過熱區(qū)，其熱像直觀明顯。

（4）避雷器內(nèi)部受潮故障。 由于密封不良或瓷套裂傷等原因使其內(nèi)部受潮，導(dǎo)致避雷器內(nèi)部分壓阻值發(fā)生變化。 其外部熱像特征與避雷器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般而言，避雷器整體內(nèi)部受潮，其熱像呈現(xiàn)為相對于其他相整體過熱的熱像圖。 避雷器內(nèi)部局部受潮，則其熱像呈現(xiàn)為局部過熱而局部熱像暗淡的熱像特征。 值得注意的是，此時受潮部位恰恰在熱像暗淡處。 避雷器內(nèi)部受潮，除過熱分布不均勻外，其電壓分布也不均勻，對避雷器的運(yùn)行極為不利。

值得說明的是，診斷設(shè)備的內(nèi)部故障，溫度僅是可供參考的一方面，更重要的是設(shè)備的溫度分布情況。因此，紅外檢測與診斷分析工作人員必須熟悉被檢設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，并具有相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗以及紅外理論基本知識，正確掌握各類設(shè)備缺陷的熱像特征及其細(xì)微差別，以準(zhǔn)確判斷設(shè)備的內(nèi)部缺陷故障性質(zhì)。

4 結(jié)束語

總之，由于現(xiàn)代紅外技術(shù)不斷成熟，利用紅外檢測的遠(yuǎn)距離、不接觸，以及準(zhǔn)確、實時、快速等特點發(fā)展起來的電力設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)，備受國內(nèi)外電力行業(yè)的重視而得到迅速發(fā)展。發(fā)展較成熟的紅外熱像儀，還配備有輔助的計算機(jī)圖像處理系統(tǒng)，可對采集的設(shè)備熱狀態(tài)圖像進(jìn)行各種計算、分析和處理，提高診斷可靠性，并建立設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理數(shù)據(jù)庫問。 基于上述優(yōu)點，紅外熱像儀是目前電氣設(shè)備狀態(tài)檢修領(lǐng)域一種行之有效的檢測手段。

［1］許仲仁,唐上林.紅外熱成像技術(shù)在線故障診斷[J].電力設(shè)備,2004,5(3):75-77.

［2］陳衡.紅外熱像儀在電力設(shè)備系統(tǒng)中故障診斷應(yīng)用概況[J].激光與紅外,1999,3:8-11.