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技術(shù)文章

紅外探測在電氣設(shè)備上的應(yīng)用探索與實(shí)踐
摘要：本文根據(jù)有關(guān)熱缺陷的形成機(jī)理，參照GB763-90《交流高壓電器在長期工作時(shí)的發(fā)熱》的規(guī)定，并結(jié)合多年來的研究成果及大量的檢測實(shí)例，對電氣設(shè)備內(nèi)、外部熱缺陷的特點(diǎn)及形成原因進(jìn)行了分析探討，同時(shí)對外部熱缺陷的現(xiàn)場診斷提出了劃分標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了量化，使紅外測溫更加直觀，更加簡單，為紅外工作者現(xiàn)場診斷提供了依據(jù)。
    關(guān)鍵詞：溫升 溫差 一般性熱缺陷 嚴(yán)重性熱缺陷 危險(xiǎn)性熱缺陷
    紅外診斷技術(shù)是一種診斷電氣設(shè)備和線路熱缺陷的先進(jìn)測試技術(shù)，對及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生可以起到重大作用，目前國內(nèi)有很多廠家均開展了此項(xiàng)工作。但是由于各地的環(huán)境、氣候、設(shè)備運(yùn)行年限、結(jié)構(gòu)、負(fù)荷情況及測試人員的素質(zhì)不同，所采用的判斷標(biāo)準(zhǔn)也千差萬別。我們根據(jù)有關(guān)熱成像探測資料并結(jié)合幾年來的工作實(shí)踐及大量檢測實(shí)例作一簡要分析，探討電氣設(shè)備熱缺陷的紅外熱像特征及探測標(biāo)準(zhǔn)等問題，以期對紅外測量工作有所幫助和啟發(fā)。
1 電氣設(shè)備常見熱缺陷  
1.1 熱缺陷的分類
    電氣設(shè)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(shè)備接解**而產(chǎn)生的熱缺陷。按缺陷存在的部分可分為內(nèi)外兩類：一類是長期暴露在大氣中的裸露接頭因接觸**所引起的熱缺陷，或由于表面污穢，或機(jī)械力作用所引起的導(dǎo)體損傷產(chǎn)生的導(dǎo)電截面降低造成的熱缺陷。另一類是由于設(shè)備在故障而產(chǎn)生的熱缺陷。在上述兩種缺陷中，以導(dǎo)體連接**性缺陷*為普遍。而后一種缺陷危害更嚴(yán)重。因此有必要對其表現(xiàn)型式和特點(diǎn)作一簡要分析。
1.2 熱缺陷的特點(diǎn)  
1.2.1 電氣設(shè)備的內(nèi)部缺陷
    主要是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化所引起的熱缺陷。由于這類缺陷發(fā)生在電氣設(shè)備的內(nèi)部，例如高壓開關(guān)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(jù)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、運(yùn)行狀態(tài)、故障點(diǎn)熱傳遞形成，結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行情況，依據(jù)故障設(shè)備所呈現(xiàn)的紅外熱像圖，分析判斷可能存在的內(nèi)部熱缺陷。
    電氣設(shè)備常見的內(nèi)部熱缺陷，一般來說不外乎如下幾種：
    （1） 內(nèi)部導(dǎo)電部分連接**或者觸頭接觸電阻過大；
    （2） 內(nèi)部受潮，介質(zhì)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(nèi)部缺油等。
    內(nèi)部熱缺陷的特點(diǎn)是，故障點(diǎn)密封在絕緣材料纏繞的金屬導(dǎo)體上，而紅外線穿透能力又比較弱，因此用紅外探測無法準(zhǔn)確地測定故障點(diǎn)的實(shí)際溫升。但熱量可以傳導(dǎo)到設(shè)備外表來，由于各咱設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)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(biāo)準(zhǔn)來判斷，所以對內(nèi)部熱缺陷的判斷，只能根據(jù)不同設(shè)備的實(shí)際情況分別探討區(qū)別其熱缺陷等級，進(jìn)行分類處理。
1.2.2 電氣設(shè)備的外部熱缺陷
    實(shí)踐證明，導(dǎo)體外部熱缺陷的根本問題是連接**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**，螺栓未壓緊。
    （2） 導(dǎo)體接觸而長期運(yùn)行腐蝕氧化。
    （3） 大氣中的有害氣體、灰塵引起的腐蝕。
    （4） 設(shè)備材質(zhì)質(zhì)量差，加工安裝工藝不好造成導(dǎo)體損傷。
    （5） 機(jī)械振動等各種原因所造成的導(dǎo)體實(shí)際截面降低。
    （6） 負(fù)荷電流不穩(wěn)或超標(biāo)等。
2 熱缺陷的標(biāo)準(zhǔn)劃分  
    根據(jù)GB73-90以及我們幾年來的實(shí)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，熱缺陷按溫升的高低及對設(shè)備的危害程度可將其分為一般性熱缺陷、嚴(yán)重性熱缺陷和危險(xiǎn)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(yùn)行條件下的設(shè)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(yīng)引注意，檢查是否系負(fù)荷電流超標(biāo)引起，并加強(qiáng)跟蹤，防止缺陷程度的加深。
    （2）嚴(yán)重性熱缺陷：發(fā)熱點(diǎn)溫升范圍在20～40℃之間，或?qū)嶋H溫度在60～80℃之間，或設(shè)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(yán)重?zé)釗p傷，對設(shè)備運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，此種缺陷應(yīng)嚴(yán)加監(jiān)視，條件允許時(shí)應(yīng)盡快安排停運(yùn)處理。
    （3）危險(xiǎn)性熱缺陷：發(fā)熱點(diǎn)溫升超過40℃，或者*高溫度已超過國際GB763-90所規(guī)定的該材料*高允許值。熱像圖非常清晰，外觀檢查可看到嚴(yán)重的**痕跡。該種缺陷隨時(shí)可能造成突發(fā)性事故，應(yīng)立即退出運(yùn)行，進(jìn)行徹底檢修。
    應(yīng)當(dāng)提出，上述標(biāo)準(zhǔn)的劃分只是一個(gè)基本原則，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，要區(qū)分缺陷的種類，找出產(chǎn)生的原因，以求取得準(zhǔn)確的故障判據(jù)，為檢修處理提供方便。
3 熱缺陷的診斷實(shí)例  
    依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過一年來的現(xiàn)場測量，共發(fā)現(xiàn)熱缺陷72處，其中一般熱缺陷32處、嚴(yán)重?zé)崛毕?3處、危險(xiǎn)性熱缺陷7處，其典型實(shí)例如下：
    實(shí)例1：1998年4月28日發(fā)現(xiàn)我廠#4主變220KV側(cè)C相套管將軍帽處溫升30℃，相間*大溫差25℃，屬嚴(yán)重性熱缺陷，在5月初大修試驗(yàn)時(shí)，檢測C相繞組直流電阻嚴(yán)重超標(biāo)。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，將軍帽與接頭的螺紋接觸面上有灰塵，導(dǎo)致接觸**，接觸電阻增大，檢修后C相電阻合格，投運(yùn)后復(fù)測溫升降至10℃以下。
    實(shí)例2：1998年6月5日檢測發(fā)現(xiàn)#1主變6KV測穿墻套管C相溫升46.4℃，屬危險(xiǎn)性熱缺陷。立即按排停運(yùn)檢查，發(fā)現(xiàn)C相鋁排支撐膠木墊塊已烤黑，螺帽松動，其接觸面嚴(yán)重氧化導(dǎo)致接觸**。停運(yùn)后對導(dǎo)電桿螺栓接觸面除銹，裝配緊固后投運(yùn)正常。
    實(shí)例3：1998年12月21日檢測建352開關(guān)時(shí)，變壓器側(cè)A相接頭溫升77.9℃，屬危險(xiǎn)性熱缺陷，停運(yùn)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)A相引線線夾外側(cè)一螺栓未緊到位，有明顯灼傷痕跡，表面嚴(yán)重銹蝕且稍碰即斷。更換線夾后投運(yùn)正常。
    實(shí)例4：1998年12月1建徐CT開關(guān)側(cè)線夾溫升61.2℃，停機(jī)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)一螺絲彈簧墊圈漏裝，線夾壓緊螺栓松動，導(dǎo)致接觸面氧化。
    實(shí)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(yù)試檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)介損嚴(yán)重超標(biāo)（38℃時(shí)為28%），線圈嚴(yán)重受潮，經(jīng)吊芯換油烘烤后介損達(dá)標(biāo)，投運(yùn)后溫度正常。
4 結(jié)論  
    （1）紅外診斷技術(shù)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生，建立熱缺陷的溫升標(biāo)準(zhǔn)有助于熱缺陷的診斷和處理。
    （2）運(yùn)用檢測標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)設(shè)備的缺陷類別具體分析。對外部熱缺陷可直接運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)，對內(nèi)部熱缺陷要結(jié)合必要的輔助手段進(jìn)一步查找原因。

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