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技術(shù)文章

高壓輸電線路紅外檢測(cè)初探
前　言

 

    架空高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的**和效益，在華東、華中和廣東曾經(jīng)發(fā)生過高壓架空線路掉線事故。而紅外檢測(cè)具有遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不解體等特點(diǎn)，給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一種先進(jìn)手段，但是目前我國對(duì)線路等的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)還較少，沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。為此，本文就紅外熱像儀在線路紅外檢測(cè)時(shí)，警界溫升法［1］和相對(duì)溫升法［2］的不足進(jìn)行了分析。結(jié)合試驗(yàn)情況，提出了**溫差判別法，并對(duì)高壓輸電線路缺陷情況進(jìn)行了探討。

 

1　高壓線路紅外檢測(cè)的故障判別方法

 

    文［1］中提出用發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)環(huán)境溫度的溫升來判斷熱缺陷，并給出了對(duì)不同負(fù)荷電流下不同導(dǎo)線接頭過熱的警界溫升表，當(dāng)被檢測(cè)點(diǎn)對(duì)環(huán)境溫度的溫升大于表中所規(guī)定的警界溫升時(shí)就認(rèn)為有缺陷，并按表中的警界溫升確定缺陷種類，這種方法簡單、直觀、實(shí)用性較強(qiáng)，但是在線路紅外檢測(cè)時(shí)存在以下不足：

 

　　1) 對(duì)于架空高壓輸電線路，由于條件限制，不可能準(zhǔn)確測(cè)量線路周圍的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速以及檢測(cè)距離，一般采用地面環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速作線路的環(huán)境參數(shù)，估計(jì)檢測(cè)距離，這樣所測(cè)得的發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)環(huán)境溫度的溫升存在誤差，必然帶來熱缺陷判斷的誤差；

 

　　2) 對(duì)于高壓直流和交流線路，即使相同材料、相同環(huán)境條件，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，在相同負(fù)荷電流情況下，交流線路的發(fā)熱應(yīng)比直流嚴(yán)重，而文［1］中只根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)和負(fù)荷電流來規(guī)定警界溫升是有局限性的；

 

　　3) 不同設(shè)備、不同材料的發(fā)熱特性各不相同，在不同條件下的允許溫升應(yīng)各不相同，例如在有太陽輻射時(shí)，會(huì)在被檢測(cè)對(duì)象上附加一定的溫升，這時(shí)的警界溫升顯然應(yīng)與沒有太陽輻射時(shí)的不一樣，顯然，簡單地采用這種方法來分析熱缺陷并不方便、準(zhǔn)確。

 

　　《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》對(duì)電流致熱型設(shè)備的熱故障判別提出用相對(duì)溫升判斷法，該方法通過分析相對(duì)溫差與接觸電阻的變化關(guān)系，依托電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T596)中對(duì)接觸電阻的規(guī)定［3］，確定了分析電流致熱型設(shè)備熱缺陷的相對(duì)溫升判據(jù)。這種方法從發(fā)熱的內(nèi)在原因出發(fā)確定判斷方法，克服了一些環(huán)境因素及負(fù)荷電流等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)電力設(shè)備的紅外診斷具有指導(dǎo)性，但是對(duì)于線路的紅外檢測(cè)，該判據(jù)存在不足：

 

　　1) 目前我國還沒有對(duì)運(yùn)行中的線路金具接觸電阻的定量的國家標(biāo)準(zhǔn)，該導(dǎo)則中所依托的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中也無規(guī)定，因此難以確定相對(duì)溫差判斷標(biāo)準(zhǔn)；

 

　　2) 該導(dǎo)則和文［2］中對(duì)斷路器、開關(guān)以外的所有其它導(dǎo)流設(shè)備的相對(duì)溫升判斷標(biāo)準(zhǔn)與隔離開關(guān)相同，而隔離開關(guān)的接觸電阻要求與線路金具的接觸電阻要求不一樣；

 

　　3) 相對(duì)溫升法無法考慮太陽輻射引起的附加溫升；

 

　　4) 該導(dǎo)則同時(shí)也指出當(dāng)發(fā)熱點(diǎn)的實(shí)際溫升<10　K時(shí)，相對(duì)溫差值與相對(duì)電阻偏差值會(huì)出現(xiàn)較大的分散性，影響對(duì)設(shè)備缺陷的準(zhǔn)確判斷，而這種類型的熱缺陷在線路上占很大比重；

 

　　5) 該導(dǎo)則認(rèn)為如負(fù)荷率接近100%，就可以參照《交流高壓電器在長期工作時(shí)的發(fā)熱》(GB763—90)來執(zhí)行。

 

　　對(duì)于高壓架空輸電導(dǎo)線的發(fā)熱，《交流高壓電器在長期工作時(shí)的發(fā)熱》(GB763—90)和《高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則》(DL436—91)要求鋼芯鋁絞線的*高工作允許溫度為+70℃，我國目前還沒有高壓交、直流線路金具發(fā)熱的國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《電力金具通用技術(shù)條件(GB2314—85)，電力金具的電氣接觸性能應(yīng)符合下列要求：

 

　　1) 導(dǎo)線接續(xù)處兩端點(diǎn)之間的電阻，應(yīng)不大于同樣長度導(dǎo)線的電阻；

 

　　2) 導(dǎo)線接續(xù)處的溫升應(yīng)不大于被接續(xù)導(dǎo)線的溫升；

 

　　3) 承受電氣負(fù)荷的所有金具，其載流量應(yīng)不小于被安裝導(dǎo)線的載流量。

 

　　根據(jù)上述規(guī)則，可以認(rèn)定在正常負(fù)荷運(yùn)行情況下，接續(xù)管、耐張線夾、調(diào)整板、二線聯(lián)板等處的溫度應(yīng)與直流輸電線路的導(dǎo)線相同或比它小，因此，可以取被檢測(cè)對(duì)象附近正常運(yùn)行導(dǎo)線的溫度作為參考溫度，即對(duì)于有熱缺陷的地方，可以在離發(fā)熱點(diǎn)1　m遠(yuǎn)的地方取導(dǎo)線或線路金具的溫度作參考溫度。

 

　　此時(shí)可采用**溫差法來判斷：取被測(cè)對(duì)象附近1m遠(yuǎn)的地方正常運(yùn)行的導(dǎo)線或線路金具的*高溫度為參考溫度Ta，被測(cè)量對(duì)象的溫度為T，ΔT＝T－Ta，根據(jù)ΔT來判斷熱缺陷情況，這種方法可以消除太陽輻射造成的附加溫升的影響。同時(shí)，由于同向性，檢測(cè)距離、環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)的不準(zhǔn)確性帶來的誤差也減小了。

 

　　在對(duì)缺陷的判斷標(biāo)準(zhǔn)上，考慮到：

 

　　1) 對(duì)紅外熱像儀，有一定的測(cè)量誤差，如目前很先進(jìn)的AGEMA的THV570和Inframetrics的PM280，它們的精度為±2%(讀數(shù)范圍)或±2℃；

 

　　2) 對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行很長時(shí)間的線路，由于壓接時(shí)對(duì)導(dǎo)線有損傷，在長期運(yùn)行中有腐蝕、磨損，對(duì)于運(yùn)行中的線路金具如接續(xù)管等，我們認(rèn)為應(yīng)該有一個(gè)允許的溫升范圍，而不一定要嚴(yán)格按GB2314—85的標(biāo)準(zhǔn)，即線路金具處的溫度不一定要比周圍正常運(yùn)行導(dǎo)線的溫度低或相等；

 

　　3) 由于測(cè)量的誤差和參考點(diǎn)選取的隨機(jī)性，選取的參考點(diǎn)溫度就有一定變化范圍，從理論分析和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果來看，這個(gè)溫度范圍<2℃；

 

　　4) 由于實(shí)際的環(huán)境條件千差萬別，使任何紅外熱像儀都不能給出與檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況吻合的普適的修正方案，再加上紅外熱像儀要求輸入的修正測(cè)量溫度的環(huán)境參數(shù)有誤差，因此測(cè)量結(jié)果有一定誤差。

 

　　綜上分析，并參考有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在滿負(fù)荷時(shí)(不是額定負(fù)荷時(shí)，一般的紅外熱像儀可折算到額定負(fù)荷)，對(duì)高壓線路發(fā)熱判別取ΔT超過5℃時(shí)可認(rèn)為有輕微接觸隱患(一般熱缺陷)，ΔT超過15℃即為重大缺陷，ΔT超過40℃即為緊急缺陷。由于測(cè)量等各方面的誤差，ΔT判斷缺陷界限值不是**的，要根據(jù)測(cè)量情況具體分析。

 

　　按照上述判斷標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際檢測(cè)中判斷熱缺陷效果較好，需要指出的是，由于目前國內(nèi)無相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)輸電線路紅外檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)還很少，處在摸索階段，有待進(jìn)一步研究。

 

　　
2　高壓線路易發(fā)生缺陷部分及原因分析

 

　　根據(jù)大量紅外檢測(cè)結(jié)果來看，高壓線路中線路金具的熱缺陷較多，集中在耐張線夾、四分裂變?nèi)至堰B接導(dǎo)流板、跳線線夾、接續(xù)管等機(jī)械連接部分，見圖1～6。圖1中參考點(diǎn)溫度38℃，*高溫度265℃；圖2參考點(diǎn)溫度38℃，*高溫度92℃；圖3參考點(diǎn)溫度24℃，*高溫度60.9℃；圖4參考點(diǎn)溫度17℃，*高溫度24.5℃；圖5參考點(diǎn)溫度22.8℃，*高溫度27.5℃；圖6參考點(diǎn)溫度25℃，*高溫度35.4℃。

 

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          圖1調(diào)整板、二線連板、耐張線夾多處過熱　圖2間隔棒與跳線連接處過熱　圖3耐張線夾過熱

 

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              圖4　直線接續(xù)管過熱　　圖5　四變?nèi)龑?dǎo)流板過熱　　圖6　四變?nèi)龑?dǎo)流板過熱

 

從我們對(duì)葛南直流高壓線路的紅外檢測(cè)結(jié)果來看，抽查了14個(gè)耐張塔和部分導(dǎo)線段的接續(xù)管，共發(fā)現(xiàn)20個(gè)缺陷點(diǎn)，其故障概率如表1所示。
　　

 

表1　葛南直流線路紅外檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)

 

熱缺陷部位

 缺陷點(diǎn) 占總?cè)毕蔹c(diǎn)的百分比/%
耐張線夾 6 30
四變?nèi)龑?dǎo)流板 4 20
調(diào)整板 3 15
接續(xù)管 3 15
間隔棒 1 5
其它 3 15

 

造成過熱的原因?yàn)椋?br />

 

　　1) 氧化腐蝕。由于外部熱缺陷的導(dǎo)體接頭部位長期裸露在大氣中運(yùn)行，長年受到日曬、雨淋、風(fēng)塵結(jié)露及化學(xué)活性氣體的侵蝕，造成金屬導(dǎo)體接觸表面嚴(yán)重銹蝕或氧化，氧化層都會(huì)使金屬接觸面的電阻率增加幾十倍甚至上百倍；

 

　　2) 導(dǎo)線接頭松動(dòng)。導(dǎo)體連接部位在長期遭受機(jī)械震動(dòng)、抖動(dòng)或在風(fēng)力作用下擺動(dòng)，使導(dǎo)體壓接螺絲松動(dòng)；

 

　　3) 安裝質(zhì)量差。a) 如接頭緊固件未緊到位；b) 安裝時(shí)緊固螺絲上下未放平墊圈或彈簧墊圈，受氣溫?zé)崦浝淇s的影響而松動(dòng)；c) 線夾與導(dǎo)線接續(xù)前未清刷，沒有涂電力復(fù)合脂，或復(fù)合脂封??不好，使潮氣侵入造成氧化使接觸電阻變大而發(fā)熱；d) 鋁導(dǎo)線與銅接點(diǎn)連接未加銅鋁過渡接頭；e) 線夾結(jié)構(gòu)不好，導(dǎo)線在線夾端口受傷斷股；f) 線夾大小與導(dǎo)線不配套，輸電線連接點(diǎn)前后截面及導(dǎo)流能力不匹配；g) 線夾結(jié)構(gòu)造成的磁滯渦流損耗發(fā)熱。

 

3　結(jié)論與建議

 

　　a.用**溫差法判別架空輸電線路熱缺陷是一種較適用、合理的方法。

 

　　b.加強(qiáng)導(dǎo)體監(jiān)督，導(dǎo)體和絕緣是電力系統(tǒng)中不可缺少的兩部分，導(dǎo)體是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈，導(dǎo)體(如線路金具、導(dǎo)線、接頭等)的性能直接決定電力系統(tǒng)**和送電性能。長期以來，電力系統(tǒng)一直比較重視絕緣監(jiān)督，絕緣事故越來越少，而對(duì)導(dǎo)體監(jiān)督就缺乏有力的管理和技術(shù)上的檢測(cè)手段，對(duì)導(dǎo)體的運(yùn)行水平就不如絕緣那樣心中有數(shù)；紅外熱像儀給我們提供了一種方便有效的導(dǎo)體監(jiān)督手段；

 

　　c.從大量檢測(cè)結(jié)果來看，采用爆壓的線路金具故障率比采用液壓的高很多，如廣東高壓線路接續(xù)金具采用液壓后，故障率明顯下降；

 

　　d.在線路安裝施工上要加強(qiáng)管理。

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