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技術(shù)頻道

紅外探測在電氣設(shè)備上的應(yīng)用探索與實(shí)踐


  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)備接解不良而產(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不良所引起的熱缺陷,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)體連接不良性缺陷最為普遍。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)電部分連接不良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(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℃,或者最高溫度已超過國際GB763-90所規(guī)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(yán)重的燒傷痕跡。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℃,相間最大溫差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)致接觸不良,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)致接觸不良。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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