叢廷滋

摘? 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們的生產(chǎn)和生活中對電力的需求越來越大，對電力系統(tǒng)供電運(yùn)行的穩(wěn)定性也有了更高的要求。電氣設(shè)備工作的狀態(tài)是不是良好對系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定有較大的影響，通常設(shè)備在運(yùn)行過程中由于受到多因素影響，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備熱故障問題，而為了能夠較好地解決，利用紅外測溫技術(shù)監(jiān)測設(shè)備使用的溫度狀況，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)隱患，并有效檢修，這樣才能夠更好的保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備;熱故障;紅外測溫技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN219 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）17-0171-02

Abstract： With the continuous progress of social economy， there is an increasing demand for electricity in people's work and life， and there are higher requirements for the stability of power supply operation of power system. Whether the working state of the electrical equipment is good or not has a great impact on the stability of the operation of the system， usually due to the influence of many factors， the thermal failure of the equipment will occur， and in order to better solve， the use of infrared temperature measurement technology to monitor the temperature status of equipment， can timely find hidden dangers， and effective maintenance， in order to better ensure the stable operation of the power system.

Keywords： electrical equipment; thermal fault; infrared temperature measurement technology

近些年來紅外測溫診斷技術(shù)得到了較好的發(fā)展，在電力系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)測診斷中得到了推廣應(yīng)用，進(jìn)一步提高了電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行做出了較大的貢獻(xiàn)。

1 電氣設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱情況的原因

在使用電氣設(shè)備的過程中，由于受到多因素影響可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的情況，比如電流、電阻、電壓以及介質(zhì)損耗等。在電氣設(shè)備故障問題中，其中發(fā)熱故障出現(xiàn)的概率要大一些，而由于設(shè)備溫度上升引起設(shè)備的絕緣性能降低、變形等，都會(huì)對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生損害。從物理學(xué)定律的角度看，電氣設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱情況主要看設(shè)備電路中的電流以及電阻，如果電氣設(shè)備在正常運(yùn)行的狀況下發(fā)生電流增大，通常原因是出現(xiàn)短路或者是增加了負(fù)荷。而線路中出現(xiàn)電阻增大通常存在的原因有導(dǎo)體之間存在不平整的接觸面、電流有局部增加等。另外，涉及到設(shè)備其他方面的缺陷，比如設(shè)計(jì)不當(dāng)，使線路在連接后出現(xiàn)電阻過大的情況，因而使電氣設(shè)備發(fā)生熱故障。還有變壓器如果出現(xiàn)鐵損，使其絕緣性能下降，因而造成電流增加，使設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)發(fā)熱情況。

2 電氣設(shè)備熱故障的種類

電氣設(shè)備出現(xiàn)熱故障的種類通常有內(nèi)部故障和外部故障，內(nèi)部故障是由于設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)熱傳導(dǎo)，使設(shè)備表面的溫度上升，進(jìn)而改變了設(shè)備中溫度場的分布，使設(shè)備出現(xiàn)熱故障。外部故障的表現(xiàn)通常是設(shè)備出現(xiàn)局部發(fā)熱，比如介質(zhì)損耗或者是連接件中出現(xiàn)短路狀況。

2.1 內(nèi)部故障

內(nèi)部故障的表現(xiàn)通常有絕緣性能、介質(zhì)問題、電氣回路以及絕緣油問題。電氣回路如果出現(xiàn)觸頭接觸不良就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)熱故障，比如由于導(dǎo)體焊接存在問題而引起設(shè)備故障。在高壓電氣設(shè)備中，由于絕緣材料的性能發(fā)生變化而增加了介質(zhì)的損耗。損耗增加后，材料的溫度上升，絕緣性降低，時(shí)間一長就會(huì)出現(xiàn)變壓器熱故障。另外，如果電氣設(shè)備中的絕緣材料受到長期高電壓的影響使電流出現(xiàn)泄漏，而且絕緣材料老化其泄漏的就會(huì)增多，因而會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱故障。屬于繞組回路的電氣設(shè)備由于存在設(shè)計(jì)方面的不足，運(yùn)行中出現(xiàn)磁漏等問題就會(huì)使鐵損增加，從而使變壓器設(shè)備出現(xiàn)發(fā)熱情況。再者，絕緣油泄漏問題會(huì)使設(shè)備的散熱性變差，絕緣性降低或者電流泄漏都會(huì)使電氣設(shè)備的溫度上升而引起熱故障。

2.2 外部故障

電氣設(shè)備的外部故障主要是指設(shè)備的局部能夠從表面觀察看出故障，像導(dǎo)線外漏出現(xiàn)接地短路或者說電力設(shè)備運(yùn)行由于環(huán)境狀況較為復(fù)雜，引起導(dǎo)體接觸不良，從而出現(xiàn)的熱故障。另外，高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，其連接回路由于氧化、灰塵等問題的影響會(huì)使電阻增加，從而造成設(shè)備熱故障。

3 無源無線測溫技術(shù)使用

電力系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)備由于長時(shí)間處在高負(fù)荷、高壓的狀態(tài)下，接觸點(diǎn)的溫度會(huì)大大升高，其熱故障的出現(xiàn)有可能會(huì)引發(fā)電力安全事故，對生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生非常大的危害。在科技不斷發(fā)展的過程中，傳感器設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸拓寬，在電氣設(shè)備運(yùn)行中，測溫技術(shù)被逐漸的應(yīng)用其中，利用傳感器感應(yīng)取電，因而無源無線測溫傳感器得到廣泛應(yīng)用。一般電氣設(shè)備在過負(fù)荷運(yùn)行或者是出現(xiàn)接觸不良情況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)溫度過高的問題，長時(shí)間下來就會(huì)影響絕緣性能，出現(xiàn)故障，從而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行的溫度非常重要，通過在線監(jiān)測，如果設(shè)備溫度大于設(shè)定值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)警示，告知工作人員及時(shí)查找原因，并采取有效的措施處理熱故障。無源無線測溫技術(shù)就是利用傳感器在線監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行溫度，由于自身體積小且安裝便捷，在電氣設(shè)備運(yùn)行中能夠快捷準(zhǔn)確的得到監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度，確保電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中不會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而出現(xiàn)熱故障，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的正常。

4 紅外診斷技術(shù)方法

4.1 表面溫度判斷法

利用紅外測溫儀對設(shè)備的表面溫度進(jìn)行檢測，嚴(yán)格的執(zhí)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對電力系統(tǒng)運(yùn)行中的高、中壓設(shè)備的絕緣介質(zhì)、導(dǎo)體材料以及設(shè)備表面的溫度進(jìn)行定值設(shè)置，進(jìn)一步明確設(shè)備使用中的安全溫度，對設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)情況進(jìn)行掌握。這種測溫診斷技術(shù)主要是用來檢測由于電磁設(shè)備的鐵損或者是電流發(fā)熱效應(yīng)造成設(shè)備溫度上升問題，可以對設(shè)備運(yùn)行的狀況進(jìn)行判別，這樣能夠在一定程度上預(yù)見設(shè)備可能發(fā)生的故障。

4.2 相對溫差診斷法

電力系統(tǒng)的設(shè)備在運(yùn)行中存在工況差異，而為了能夠應(yīng)對設(shè)備運(yùn)行工況不同引起的故障問題，使用的紅外測溫技術(shù)主要是相對溫差診斷法。比如電氣設(shè)備處在氣候溫度較低的環(huán)境中運(yùn)行，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)的表面溫度有可能并沒有達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，然而從以往的經(jīng)驗(yàn)中看出，由于外部環(huán)境氣溫的影響，電氣設(shè)備在此種狀況下可能已經(jīng)出現(xiàn)故障或者說存在故障隱患，如果外部的環(huán)境溫度有所升高，設(shè)備出現(xiàn)故障的概率增大，系統(tǒng)運(yùn)行就會(huì)受到影響。同類型的電氣設(shè)備在運(yùn)行工況相同的條件下，使用相對溫差診斷法，與電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行比較，對檢測設(shè)備的溫度差異進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)差異超過35%時(shí)，說明診斷的設(shè)備存在隱患，需要持續(xù)進(jìn)行跟蹤，以便及時(shí)檢修設(shè)備。

4.3 同類比較法

這種診斷方法主要是用于對同類的電氣設(shè)備進(jìn)行診斷檢測。包括同回路型電氣設(shè)備以及同設(shè)備的三相問題，所處的工作環(huán)境以及工況大致相同。測溫時(shí)分縱向比較和橫向比較，對于同類型設(shè)備的相同位置點(diǎn)，檢測其溫度值，以直觀的方法檢查電氣設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際狀況是不是正常的。

4.4 歷史檔案分析法

這種診斷方法最主要的是將設(shè)備監(jiān)測到的相關(guān)數(shù)據(jù)與其歷史記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，然后判斷設(shè)備的運(yùn)行狀況。電氣設(shè)備如果具有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時(shí)通過這種診斷方法能夠很好的進(jìn)行檢測。通常歷史數(shù)據(jù)資料要充分的完善，而且以數(shù)據(jù)能夠?qū)υO(shè)備的熱故障出現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行較為便捷的分析，預(yù)見設(shè)備故障，及時(shí)進(jìn)行故障隱患排除。

5 實(shí)際應(yīng)用

5.1 接觸熱故障診斷分析

5.1.1 紅外測溫過程。某電力企業(yè)的220kV變電站中，在一次進(jìn)行紅外測溫診斷時(shí)，檢測出一組電容器發(fā)生溫度異常情況，進(jìn)行紅外測溫得出的結(jié)果是電容器組的母排過熱，設(shè)備局部溫度最高達(dá)到60度，而外部環(huán)境的溫度是26度，兩者之間產(chǎn)生34度的溫升差，與相關(guān)規(guī)范中規(guī)定的溫升極限標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差值，然后工作人員將電容器保險(xiǎn)絲和母排連接處做了紅外成像，檢查出連接處溫度值過高，于是利用紅外圖譜在分析軟件中進(jìn)一步研究。

5.1.2 圖譜紅外分析。從紅外分析圖中可以看出，電容器熔絲與母排連接處的溫度在整個(gè)圖譜中是最高的，顯示為61.5度，而與其相鄰的兩邊連接處溫度差值較大，分別為36.5度和38度，根據(jù)相對溫差測溫診斷方法進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，得出溫度異常點(diǎn)與正常溫度的相對溫差，電容器保險(xiǎn)絲與母排連接處分別得出的相對溫差是67%和64%，根據(jù)有關(guān)紅外診斷規(guī)范中對設(shè)備異常的檢測依據(jù)，設(shè)備連接處的溫度規(guī)范值相比，熱故障的出現(xiàn)屬于紅外測溫的一般異常。

5.1.3 異常處理。電氣設(shè)備檢修工作人員在檢查過程中發(fā)現(xiàn)，電容器組中某電容器保險(xiǎn)絲和母排連接處的螺絲有了較為嚴(yán)重的磨損情況，而且母排在長時(shí)間工作的狀況下，表面和空氣發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，從而出現(xiàn)氧化膜，這樣就會(huì)使兩者之間的連接出現(xiàn)接觸不良狀況，電阻增大而使設(shè)備出現(xiàn)過熱的問題。因此，要相應(yīng)的更換電容器保險(xiǎn)絲，同時(shí)對母排連接處位置進(jìn)行打磨。后通過紅外測溫技術(shù)進(jìn)行了再次診斷，發(fā)現(xiàn)并沒有再出現(xiàn)設(shè)備使用過熱的情況。

5.2 設(shè)備老化發(fā)熱問題

5.2.1 紅外測溫過程。工作人員對220kV變電站進(jìn)行紅外測溫的過程中發(fā)現(xiàn)，有母線電磁單元的局部出現(xiàn)過熱問題，溫度大概達(dá)到34度，與電磁裝置其他部位的溫度相比差7度左右，電磁裝置二次端子盒溫度大概也達(dá)到31度，與其他部位溫度相比差4度左右，而檢測過程的外部環(huán)境溫度是26度，按照紅外測溫診斷規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)要求，電氣設(shè)備出現(xiàn)異常故障，接著就需要進(jìn)行停電試驗(yàn)檢測。

5.2.2 返廠試驗(yàn)。相關(guān)技術(shù)人員對設(shè)備進(jìn)行解體后返廠進(jìn)行試驗(yàn)檢查，對母線電磁單元進(jìn)行高壓試驗(yàn)以及油檢驗(yàn)，然后發(fā)現(xiàn)電容器、變壓器以及油檢驗(yàn)都沒有問題，而是中間變壓器的繞組阻尼出現(xiàn)異常情況，進(jìn)一步檢驗(yàn)得出阻尼器電容劣化，從而使電磁單元出現(xiàn)過熱情況。變電站中母線電磁單元的二次端子盒出現(xiàn)進(jìn)水問題，使其受到潮濕環(huán)境的影響出現(xiàn)銹蝕問題，進(jìn)而使電流出現(xiàn)泄漏，使其局部出現(xiàn)過熱情況。另外，電容器繞組阻尼件由于受到元件老化問題，使得器件運(yùn)行中通過的電流出現(xiàn)猛增情況，這樣電壓互感器電磁單元才會(huì)出現(xiàn)局部過熱的情況。

6 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的過程中，電力企業(yè)需要加強(qiáng)對相關(guān)設(shè)備的紅外測溫診斷，以便能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)設(shè)備熱故障隱患，這樣檢修人員才可以及時(shí)的采取有效的維護(hù)措施，使電力系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運(yùn)行，保證電力企業(yè)的良好發(fā)展。

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