红外成像技术在变电站电气设备中的应用

第1页共13页红外成像技术在变电站电气设备中的应用【摘要】应用红外线成像测试仪器将电气设备故障点及时地查出，尽快地将故障排除，以使电气设备及时恢复正常工作，确保电网安全稳定地运行，为设备状态化检修提供可靠依据。【关键词】红外线成像技术在线检测故障点近年来，随着变电设备的日益更新，设备性能和结构越来越先进，传统的检修模式以不能适应当前的运行方式，状态化检修已提上工作日程；故,运行在线检测和故障诊断，显得尤为重要，其对提高电气设备可靠性、经济性运行，降低维修成本，都有非常重要的意义；红外成像检测技术是在线检测的有效手段之一。一、红外成像技术在变电站电气设备中的应用。公司在红外线成像技术应用方面早在1995年就开始了，工区2001年红外成像技术检测正式列为试验手段之一，在红外成像检测技术应用的8年中，红外成像设备从TVS-100（日本西北航空）～SATHY6000（广州飒特）～ThermaCAMP60（美国FLIR）～ThermaCAME320（美国FLIR），P60是目前国内民用技术应用较为先进的产品；红外技术应用以来，对公司所辖白银地区、靖远地区、皋兰地区、景泰地区和会宁地区的变电站利用红外成像技术进行检测和诊断，发现了大量的电气设备缺陷，主要的电气设备缺陷类型有：隔离开关接头、握手（动静触头）、引流线、顶帽发热、支持瓷瓶发热，多油断路器油箱内部发热，少油断路器羊角叉、中间触头、接线板发热，高压电力电缆接头、过负荷发热、绝缘损坏发热，变压器接头发热、将军帽发热、大箱沿体发热，互感器接头发热，导线接头发热等。另外，红外成像技术的应用，还可以替代了母线零值绝缘子串的带电检测以及变压器、避雷器、互感器等的带电在线检测和诊断。1、在隔离开关中的应用。（1）在……总变进行红外成像测试时，发现1112丙刀闸C相靠CT侧引流线发热，表面温度：A相：34℃，B相：47℃，C相：120.1℃，I=400A，环境温度：22℃，环境湿度：29%，相间温差：86.1℃，相对温差：87.8%。处理时发现1112丙刀闸C相靠CT侧引流线断股，表面氧化也较严重。（2）在……变进行红外成像测试时，发现3501丙刀闸开关侧接线板发热，表面温度：A相：22℃，B相：326℃，C相：22℃，I=75A，环境温度：21℃，环境湿度：30%，相间温差：304℃，第2页共13页相对温差：99.7%。处理时发现3501丙刀闸开关侧接线板螺丝严重松动，螺丝用手能拧动，表面严重氧化。（3）在……变进行红外成像测试时，发现611甲刀闸上接线板（接头）C相发热，表面温度：A相：29℃，B相：31℃，C相：72℃，I=225A，环境温度：24℃，环境湿度：30.5%，相间温差：43℃，相对温差：90%。处理时发现611甲刀闸上接线板（接头）C相表面氧化严重，螺丝松动。（4）在……进行红外成像测试时，发现2211旁母刀闸C相靠母线侧动静触头发热，表面温度：A相：23.2℃，B相：23.6℃，C相：145.8℃，I=195A，环境温度：19℃，环境湿度：30%，相间温差：122.6℃，相对温差：96.7%。处理时发现2211旁母C相刀闸基础下沉，使动静触头变形，导致接触不良。（5）在对……变进行红外成像测试时，发现2219丙刀闸B相靠开关侧握手发热，A相：17℃，B相：148℃，C相：16.8℃，I=480A，环境温度：15℃，湿度：31%，相间差值：131℃，相对温差：98%。处理时发现静触头支架（触指支架）转轴断裂，下触指一个严重氧化，表面的渡银全部氧化掉。（6）在对……变进行红外成像测试时，发现1101丙刀闸靠主变侧出线座（顶冒）B相发热，表面温度：A相：7℃，B相：82℃，C相：7.6℃，I=210A，环境温度：5℃，环境湿度：36%，相间温差：75℃，相对温差：97.4%。处理时发现1101丙刀闸靠主变侧出线座固定螺丝松动，有两根螺丝断列，这是发热的主要原因。（7）……变3516甲刀闸C相支持瓷柱发热，A相：30.66℃，B相：32.47℃，C相：43.63℃，I=136A，环境温度：30℃，湿度：31%，瓷柱上部温度本应略高，现在反而偏低，中部温度偏高，说明绝缘性能劣化，更换下来进行检查，发现其绝缘电阻只有30MΩ。（8）……变3513甲刀闸C相母线侧支持瓷柱40.1℃。正常相A、B相37℃。I=13A。环境温度：28℃，湿度：25.6%，更换下来进行检查，发现其绝缘电阻只有50MΩ。在发现的缺陷中，隔离开关接线板发热重大缺陷、紧急缺陷23起，处理率达100％，动静触头发热重大缺陷、紧急缺陷17起，处理率达100％，出线座发热4起，处理率达100％，支持瓷柱发热2起，处理率达100％，一般缺陷在停电时均及时进行了处理，避免了设备事故的发生。下面是红外发现的一些缺陷图片：第3页共13页隔离刀闸动静触头发热-20.0℃37.8℃AR01隔离开关支持瓷柱发热隔离开关出线座发热隔离开关接线板发热隔离开关动触头座发热2、在断路器中的应用。第4页共13页（1）在对……变进行红外成像测试时，发现3511开关（SW8-35型）本体C相发热，C相：35.1℃，A相：29℃，C相：29.1℃，I=130A，环境温度：24℃，环境湿度：31%，相间温差：6.1K，相对温差=55%。温度自上而下呈阶梯分布递减，《带电设备红外诊断技术应用导则》中规定，相间温差不大于2K，进行了及时的处理，处理时发现3511开关C相靠线路侧静触头座螺丝松动，表面氧化，处理前，回路电阻：C相=186uΩ，B相=120uΩ，A相=106uΩ，虽然，都在合格范围内，但，相对差值过大，处理后，三相接近运行正常。（2）在对……变进行红外成像测试时，发现3511开关本体C相发热，表面温度：A相：22.6℃，B相：23.1℃，C相：33.7℃，I=350A，环境温度：14℃，环境湿度：33%，相间温差：11.1K，相对温差：56.3%。温度自上而下呈阶梯分布递减，相间温差严重超出了《导则》中的规定，处理时发现3511开关C相内置CT二次开路，是造成油箱本体发热的原因。（3）在对……变进行红外成像测试时，发现2202开关B相断口1接线板发热，A相：20.2℃，C相：23.1℃，B相：76.5℃，I=433A，环境温度：22℃，湿度：32%，相间温差：56.3K，相对温差：95%。按《导则》规定，以属于紧急缺陷，应立即停电处理，2002年6月5日，中午发热达：82℃，I=530A，测温蜡片熔断，建议用气泵加绝缘管吹风处理，效果良好，（当时1#变大修，2#变停不下来）2003.06.20已处理，处理时发现断口1接线板螺丝松动、表面氧化严重。（4）：在对……变进行红外成像测试时，2202开关本体A相断口4靠三角箱处的中间触头发热，A相：37.7℃，B相：26.5℃，C相：25.7℃，I=433A，环境温度：22℃，湿度：32%，相对温差：74%，相间差值：12K。按《导则》规定，相间差值不大于10K，应立即停电处理，但，当时1#变大修，2#变停不下来，采取了跟踪测温的方法，严密监测相间差值的变化，处理时，发现2202开关本体断口4靠三角箱处的中间触头的静触头座螺丝松动、表面氧化。（5）：……变2202开关A相断口4下触头座动静触头异常，Ie=1500A，I实＝433A，表面温度：37.73℃，正常相温度：27.5℃，相间温差：10.23K，环境参照体温度：23.35℃，相对温差：71.1％。解体前，回路电阻测试A相断口4＝386uΩ，解体后，下触头座固定螺丝松动，表面氧化较严重，经过处理，回路电阻测试B相断口4＝83uΩ（厂家规定，大修后小于100uΩ），投运后测试正常。（6）……变2202开关B相断口1接线板异常，Ie=1500A，I实＝433A，表面温度：97.43℃，正常相温度：28.38℃，相间温差：69.05K，环境参照体温度：22.85℃，相对温差：92.6％。第5页共13页解体前，外观检查试温蜡片溶化，回路电阻测试B相断口1接线板：467uΩ；接线板固定螺丝和接线板氧化严重，接线板松动，用手可以摇动，但连接螺丝以无法拧动，使用钢锯将其锯断，解体处理后后，回路电阻测试B相断口1接线板：48uΩ，投运后测试正常。（7）……变在测试中发现102开关A相上装头有发热现象，最高表面温度46℃，正常相A相、C相：29℃，I=580A，相间温差：17K,相对温差：70％，属于：一般缺陷。多油断路器在测试中，热成像图谱十分明显。判断为多油断路器内部故障，属紧急缺陷。于是安排停电进行了试验，西山变3511故障相接触电阻比正常相高，但符合标准规定值，落下油箱后检查，发现上述两变电站3511开关均有故障，由以上实例可以看出，定期进行红外成像技术检测高压多油断路器及其连接板接头，可以及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为断路器实行状态化检修提供有力的依据。对于少油断路器，从实例可以看出，在设备大修前、大修中，对全站设备进行红外成像技术测试非常有必要，对特殊缺陷采取非常手段也是很有必要。断路器接线板发热重大、紧急缺陷21起，处理率100％，内部发热5起，处理率100％。以下是实际使用红外成像拍摄的缺陷图片：少油断路器动静触头接触不良-45.0℃51.2℃AR01少油断路器接线板发热SF6断路器接线板发热第6页共13页33.8℃46.4℃AR01-20.0℃39.5℃SP01:41.5℃AR01:52.0℃真空断路器桩头发热少油断路器软联接发热3、在变压器中的应用。（1）……变1#所用变进行红外成像测试时，发现其低压侧中性点套管发热，A相：3.7℃，B相：3.5℃，C相：3.7℃，O相：77.6℃,I=30A，环境温度：-6℃，湿度：22%，相对温差：96.9%，相间差值：74.1K。按《导则》规定，属于紧急缺陷，立即停电处理，检查发现中性点引线烧得发黑，套管螺杆变形，由于测试准确，缺陷的到了有效地控制，避免了事故的发生。（2）……变1＃所用变进行红外成像测试时，发现其低压侧A相套管接头发热，A相：32℃，B相：31℃，C相：31℃，O相：31.2℃,I=20A，环境温度：26℃，湿度：31%，相对温差：86.5％，相间差值：37K。按《导则》规定，属于重大缺陷，立即停电处理，检查发现引线接线板线鼻子烧得发黑，套管螺杆变形，由于测试准确，缺陷的到了有效地控制，避免了事故的发生。（3）……变1＃主变110KV侧套管将军帽进行红外成像测试时，发现其A相、B相套管接头发热，A相：35.6℃，B相：34.6℃，C相：10℃，,I=420A，环境温度：-5℃，湿度：31%，相对温差：63.1％，相间差值：25.6K。按《导则》规定，属于一般缺陷，春检停电处理，检查发现将军帽黄铜连接处有烧得放电迹象，且氧化较严重，处理使用挂锡，在没有发热，由于测试准确，缺陷的到了有效地控制。（4）……变1＃、2＃主变在红外成像测试中时，发现大箱沿体发热，最热处达到117℃，这是由于制造厂家在出厂时，没有处理好磁路造成的。在变压器类测试中发现6～10KV所用变高低压接头发热4起，处理率100％；发现110～220KV变压器套管将军帽发热9起，处理率100％；变压器套管接线板发热6起，处理率100％；缺陷发现及时、准确，有效地控制了事故的发生，确保了变压器安全运行。第7页共13页34.1℃61.7℃AR018.3℃60.1℃102030405060LI01LI02LI03所用变套管线鼻子发热所用变低压侧中性点接头发热-9.5℃35.0℃0102030SP01:29.6℃AR01:54.4℃-14.1℃34.6℃-100102030SP01:35.3℃AR01:65.9℃220KV主变将军帽发热19.7℃77.5℃204060AR01:90℃银城变1＃、2＃主变大箱沿体发热4、在高压电缆中的应用。（1）在对……变（已退役）进行红外成像测试时，发现614户外1#杆电缆接线板B相发热，表面温度：A相=45℃，B相=136.2℃，C相=38℃，I=460A，环境