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1、电力设备在线红外热像诊断(1)前言红外成像技术具有技术先进实用性强,普查效率高,检测灵敏度可靠,不停电,安全性好等特点,而成为检测技术发展的一项重要内容。红外热像诊断是通过对运行设备温度场的分析和热像图谱的研究,提出设备故障性质和故障点,也就是利用设备呈现的表面局部过热或异常,揭示设备故障的根源。在运行电力设备,红外热像除了作为外部热缺陷和内部热缺陷手段之外,在高压带电作业工具的绝缘监督和性能评价，寿命预测的研究和应用方面也取得了一定的成效。随着电力工业的高速发展和电力事业的进步，普及应用红外成像技术已成为电力企业科技
2、进步的必然要求。我单位于1998年购置了一台FSI红外热像仪,在首次巡检使用时便发现某220KV线路C相T型接头至瓷瓶串段的电缆有严重的发热现象,之后在日常的巡检中又发现了15kV系统扼流线圈进出线接头过热、电除尘电场控制柜A5空气开关进线接头过热、15kV系统SF6114开关B相出线接头过热等一系列设备缺陷。在直接发现和消除设备故障的同时,为我们今后的工作积累了经验、奠定了基础,也初步提出了设备故障的热像图谱和判断方法。电力设备故障分析电力设备出现故障以后,若不及早诊断和排除,这些故障逐渐发展演变,最终恶化而形成事故
3、或设备损坏甚至报废。从目前的事故统计和调查分析来看，除了设备突然遭受雷击或线路出现短路，引起突发性事故以外，电气设备大多数故障都是逐步发生和发展，并经过一段时间的恶性循环，才酿成重大损失事故。短路设备的故障是多种多样，但从这些故障的红外诊断角度来讲，主要可分为外部热故障和内部热故障两大类型。一、电气设备的外部热故障电气设备的外部热故障主要指对外界可以直接观测到的设备部位发生的故障。其中又可分为两种类型：一类是长期暴露在大气中的各种裸露电气接头因接触不良等原因引起的过热故障。另一类则是由于表面污秽或机械力作用引起绝缘性能
4、降低造成的过热故障，如绝缘子劣化或严重污秽，引起泄漏电流增大而发热。这类电气设备外部故障部位裸露在外界环境中，可直接暴露在红外诊断仪器的视场范围之内，所以，检测和诊断都比较容易，能够做到直观且一目了然。二、电气设备的内部热故障电气设备的内部热故障主要指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的各种故障。由于这类故障出现在电气设备的内部，所以一般无法象外部故障那样能够从设备的外部直接检测出来。但根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析传导、对流和辐射三种热传递形式沿不同传热
5、路径的贡献，结合模拟试验与大量现场检测实例的统计分析和解体验证，从电气设备外部显现的温度分布热像图，分析判断与其相关的内部各种。因为各种电气设备的内部结构和运行状态不同，所以内部故障的发热机制和表现形式也不一样。一般可概括为以下几种类型：(1)内部电气连接不良或触头不良故障。如封闭在绝缘盒内的发电机定子线棒接头焊接不良、各种高压电气设备内部导电体连接不良、断路器触头不良、高压电力电缆出线鼻端连接不良等。(2)介质损耗增大故障。各种以油作绝缘介质的高压电气设备，一旦出现绝缘介质劣化或进水受潮，都会因介质损耗增加而发热。(
6、3)绝缘老化、开裂或脱落故障。许多高压电气设备中的导电体绝缘材料因材质不佳或运行中老化,引起局部放电而发热；或因老化、开裂或脱落，引起绝缘性能劣化或进水受潮，这类故障发热也属于电压效应发热。(4)电压分布不均或泄漏电流过大性故障。如阀型避雷器内并联电阻老化或断裂,引起分布电压和泄漏电流发生变化而发热。(5)涡流损耗增大性故障。对于由绕组或磁路组成的高压电气设备,由于设计不合理、运行不佳和磁回路不正常引起的磁滞、磁饱和漏磁；或由于铁芯片间绝缘破损,造成短路时，均可引起局部发热或铁制箱体发热。(6)缺油故障。油浸高压电气设
7、备由于漏油而造成油位低下，严重者可引起油面放电，并导致表面温度分布异常，这种热特征，除放电时引起发热外，主要是由于设备内部油面上下介质的热物性不同所致。除上述故障外，还有由于特殊运行方式，过负荷或电压变化过大，单相运行等引起的故障或冷却系统设计不合理与堵塞，散热条件差等引起的故障。由上可知内部热故障不同于外部故障，其故障性质多样，内部结构复杂。而红外辐射不具有穿透能力，热像仪接收的只是传导到设备表面的热能构成的热像。因此，在分析电气内部热故障时，温度不是决定因素，重要的是温度场的分布及与同类设备相比较。另外在分析红外热
8、像诊断的实践中，还应认识到系统的运行方式，设备的负荷电流与工况对判断设备故障程度有很大影响，如设备异常点温度的高低要与负荷电流对应分析，对负荷电流很小而温度偏高的应特别注意；对设备异常故障点要追查其运行方式和运行历史；确定设备异常点的严重程度，须视设备的允许温度而定，接近设备最高允许温度是很危险的等。大量的现场运行设备红外诊断和对
