紅外探測在電氣設備上的應用探索與實踐

　　紅外診斷技術是一種診斷電氣設備和線路熱缺陷的先進測試技術，對及時發現、處理、預防重大事故的發生可以起到重大作用，目前國內有很多廠家均開展了此項工作。但是由于各地的環境、氣候、設備運行年限、結構、負荷情況及測試人員的素質不同，所采用的判斷標準也千差萬別。我們根據有關熱成像探測資料并結合幾年來的工作實踐及大量檢測實例作一簡要分析，探討電氣設備熱缺陷的紅外熱像特征及探測標準等問題，以期對紅外測量工作有所幫助和啟發。
　　1 電氣設備常見熱缺陷
　　1.1 熱缺陷的分類
　　電氣設備熱缺陷主要是指各種裸露在空氣中，通過一定手段直接檢測到的由設備接解不良而產生的熱缺陷。按缺陷存在的部分可分為內外兩類：一類是長期暴露在大氣中的裸露接頭因接觸不良所引起的熱缺陷，或由于表面污穢，或機械力作用所引起的導體損傷產生的導電截面降低造成的熱缺陷。另一類是由于設備在故障而產生的熱缺陷。在上述兩種缺陷中，以導體連接不良性缺陷最為普遍。而后一種缺陷危害更嚴重。因此有必要對其表現型式和特點作一簡要分析。
　　1.2 熱缺陷的特點
　　1.2.1 電氣設備的內部缺陷
　　主要是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設備殼體內部的電氣回路故障和絕緣介質劣化所引起的熱缺陷。由于這類缺陷發生在電氣設備的內部，例如高壓開關或變壓器的出線套管等，所以我們無法象外部熱缺陷那樣直觀地檢測出來。但是我們可以根據設備內部結構、運行狀態、故障點熱傳遞形成，結合設備的運行情況，依據故障設備所呈現的紅外熱像圖，分析判斷可能存在的內部熱缺陷。
電氣設備常見的內部熱缺陷，一般來說不外乎如下幾種：
　　（1） 內部導電部分連接不良或者觸頭接觸電阻過大；
　　（2） 內部受潮，介質損耗增大；
　　（3） 絕緣材料老化、開裂、脫落；
　　（4） 電壓分布不勻、泄露電流過大；
　　（5） 套管內部缺油等。
　　內部熱缺陷的特點是，故障點密封在絕緣材料纏繞的金屬導體上，而紅外線穿透能力又比較弱，因此用紅外探測無法準確地測定故障點的實際溫升。但熱量可以傳導到設備外表來，由于各咱設備內部結構的復雜性，所測到的溫升也千差萬別，因此我們無法用外部缺陷標準來判斷，所以對內部熱缺陷的判斷，只能根據不同設備的實際情況分別探討區別其熱缺陷等級，進行分類處理。
　　1.2.2 電氣設備的外部熱缺陷
　　實踐證明，導體外部熱缺陷的根本問題是連接不良性缺陷，由于其裸露在空氣中，因而比較容易診斷，其故障原因主要有以下幾種：
　　（1） 接頭連接不良，螺栓未壓緊。
　　（2） 導體接觸而長期運行腐蝕氧化。
　　（3） 大氣中的有害氣體、灰塵引起的腐蝕。
　　（4） 設備材質質量差，加工安裝工藝不好造成導體損傷。
　　（5） 機械振動等各種原因所造成的導體實際截面降低。
　　（6） 負荷電流不穩或超標等。
　　2 熱缺陷的標準劃分
　　根據GB73-90以及我們幾年來的實測數據統計分析，熱缺陷按溫升的高低及對設備的危害程度可將其分為一般性熱缺陷、嚴重性熱缺陷和危險性熱缺陷三種。
　　（1）一般性熱缺陷：其溫升范圍在10～20℃之間，與相同運行條件下的設備相比，該接頭有一定的溫升，用紅外成像儀測量僅有輕微的熱像特征，此種情況應引注意，檢查是否系負荷電流超標引起，并加強跟蹤，防止缺陷程度的加深。
　　（2）嚴重性熱缺陷：發熱點溫升范圍在20～40℃之間，或實際溫度在60～80℃之間，或設備相間溫差范圍在1.5～2.0倍之間，熱像特征明顯，缺陷處已造成嚴重熱損傷，對設備運行構成嚴重的威脅，此種缺陷應嚴加監視，條件允許時應盡快安排停運處理。
　　（3）危險性熱缺陷：發熱點溫升超過40℃，或者最高溫度已超過國際GB763-90所規定的該材料最高允許值。熱像圖非常清晰，外觀檢查可看到嚴重的燒傷痕跡。該種缺陷隨時可能造成突發性事故，應立即退出運行，進行徹底檢修。
應當提出，上述標準的劃分只是一個基本原則，在應用時應注意設備的實際運行情況，要區分缺陷的種類，找出產生的原因，以求取得準確的故障判據，為檢修處理提供方便。
　　3 熱缺陷的診斷實例
依據上述標準，經過一年來的現場測量，共發現熱缺陷72處，其中一般熱缺陷32處、嚴重熱缺陷33處、危險性熱缺陷7處，其典型實例如下：
　　實例1：1998年4月28日發現我廠#4主變220KV側C相套管將軍帽處溫升30℃，相間最大溫差25℃，屬嚴重性熱缺陷，在5月初大修試驗時，檢測C相繞組直流電阻嚴重超標。進一步檢查發現，將軍帽與接頭的螺紋接觸面上有灰塵，導致接觸不良，接觸電阻增大，檢修后C相電阻合格，投運后復測溫升降至10℃以下。
　　實例2：1998年6月5日檢測發現#1主變6KV測穿墻套管C相溫升46.4℃，屬危險性熱缺陷。立即按排停運檢查，發現C相鋁排支撐膠木墊塊已烤黑，螺帽松動，其接觸面嚴重氧化導致接觸不良。停運后對導電桿螺栓接觸面除銹，裝配緊固后投運正常。
　　實例3：1998年12月21日檢測建352開關時，變壓器側A相接頭溫升77.9℃，屬危險性熱缺陷，停運處理時發現A相引線線夾外側一螺栓未緊到位，有明顯灼傷痕跡，表面嚴重銹蝕且稍碰即斷。更換線夾后投運正常。
　　實例4：1998年12月1建徐CT開關側線夾溫升61.2℃，停機處理時發現一螺絲彈簧墊圈漏裝，線夾壓緊螺栓松動，導致接觸面氧化。
　　實例5：1998年7月，南建2PT本體溫升15℃，屬一般性熱缺陷，考慮到油箱升屬間接性熱缺陷檢查，組織安排PT預試檢查，結果發現介損嚴重超標（38℃時為28%），線圈嚴重受潮，經吊芯換油烘烤后介損達標，投運后溫度正常。
　　4 結論
　　（1）紅外診斷技術能及時發現、處理、預防重大事故的發生，建立熱缺陷的溫升標準有助于熱缺陷的診斷和處理。
　　（2）運用檢測標準應根據設備的缺陷類別具體分析。對外部熱缺陷可直接運用標準，對內部熱缺陷要結合必要的輔助手段進一步查找原因。



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