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电力设备状态检修及故障诊断中红外技术的应用分析魏振国

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：魏振国

[导读] 摘要：随着现代电力工业向着高电压等级、超大容量发展，电力系统对安全可靠运行提出了越来越高的要求。

        （国网山东省电力公司金乡县供电公司山东省济宁市 272200）
        摘要：随着现代电力工业向着高电压等级、超大容量发展，电力系统对安全可靠运行提出了越来越高的要求。电力设备的维修方式逐步由事后维修和预防维修向预知维修（即状态检修）转变，而红外检测技术恰恰能为设备检修提供依据，为开展状态检修创造条件。红外检测技术自20世纪60年代在电力系统推广应用后，因其具有远距离、不接触、不取样、不解体，又具有准确、快速、直观等特点，能在运行中有效地监测和诊断电力设备的过热缺陷，减少了电力设备因过热缺陷而造成的事故停电，保证了电力安全生产和可靠供电，在电力系统推广极为迅速。
        关键词：电力设备；状态检修；故障诊断；红外技术
        中图分类号：F407   文献标识码：A
        引言
        在社会不断发展的背景下，无论是工业生产还是日常生活，人们所使用的电力设备数量都在逐渐增加，在很大程度上增加了电网、电力设备的负担。为了能够保证电力设备可以稳定、安全、经济的运行，必须重视电力设备的状态检修工作、故障诊断工作。为了避免在检修的过程中影响供电质量，可以将红外技术应用在其中，进而全面提高工作的效率。
        1红外诊断技术检测故障类型
        1.1设备的内部热故障
        电力设备内部故障发热问题造成不良的影响，由于发热部位位于设备之内，难以使用热像仪进行观察和明确，需要通过设备表面热分布图进行分析。导致设备内部故障问题原因包括，首先是设备内部的电气连接存在问题或者接触不良，造成了电流制热效应的产生。其次，内部的介质损耗过多，导致发热问题。还有内部电压分布不良以及泄露电流过大导致的发热的问题。设备内部绝缘老化以及受潮等情况也会造成发热问题，在检测的过程中，红外热像设备能够检测出内部热故障的设备，其中包括避雷器、耦合电容器、少油断路器等，还有高压套管体积高压电缆头等的故障，都会影响设备的使用。在进行诊断的时候，要求设备维护人员需要对设备有充分的了解。
        1.2外部热故障
        电力设备的外部热故障，实际上就是设备暴露在外部环境中的部件，出现了发热的问题，其检测的难度较小，即工作人员可以利用红外技术对电力设备的表面热故障进行检测，并以此来确定设备出现故障的位置。其中，电力设备中外部部件发生热故障的因素，是因为设备故障的电阻出现了异常问题，而电阻加大必然会出现发热的现象。对于设备中电阻加大的因素来说，主要体现在以下几方面：第一，安装电力设备或者在生产加工的过程中，其中的部件不符合相关的要求与规范；第二，电力设备中的零件存在老化问题，或者出现了松动的现象；第三，由于电力设备一直处于外部环境中，就会受到很多外界因素的影响，或者接触面出现氧化、不平整等现象。对此，工作人员就可以使用红外技术对故障进行检测，确定其中存在的问题。
        2电力设备状态检修及故障诊断中红外技术检测的具体应用
        2.1在高压套管故障中的应用
        高压套管故障是电力设备中常见的问题之一，主要的表现包含很多方面，均可以使用红外技术进行状态检测以及故障诊断：对内外接头故障的检测。高压套管的部分结构长期暴露在外部环境中，而连接头是电力设备故障时，其热像特征图的中心。例如：35kV的变压器套管通常都与内部接头在下端的位置进行连接，同时接头还直接侵入到了内部的箱体油中。此时，如果发生热故障问题，热量会从油管、套管中散发出来。针对这样的问题，工作人员可以使用红外技术对故障进行检测，确定热故障的具体位置，然后结合实际情况确定处理方案，实现对高压套管内部接头故障的合理处理。对套管绝缘故障的处理。

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在电力设备的长期使用中，其中的绝缘介质常常会产生受潮、老化等现象，增加了介质发生故障问题的几率，而在发生故障时由于其会出现发热的特征，所以可以使用红外技术进行故障检测，确定其故障的主要位置，帮助工作人员制定处理方案。对套管内外放电故障的诊断。在电力设备的运行中，如果出现内部放电的故障现象，其主要原因为：其一在真空处理电容式套管芯子时，会有残存的气泡对介质产生不良的影响，进而出现局部放电的问题；其二在制造设备的过程中，电容屏的很多参数不符合相关规定，通常会出现局部放电的问题。在放电以后，套管的温度就会升高，所以可以使用红外技术进行故障诊断，制定具有针对性的解决方案。
        2.2套管缺油问题的红外诊断
        高压套管的缺油故障中包括套管油与变压器油相连通，套管油与变压器油之间分开，由于一些因素导致套管的缺油情况产生。第一种情况下，在安装或者充油的时候没有将套管中的气体排出去，导致故障问题，因此可以将套管的气体排出去。第二种情况是油和空气分界上下介质热物性参数不同，导致油面处产生了温度差异，在油面的位置形成了一个具有明显的温度突变的清晰的热像特点。
        2.3绝缘故障的检测
        造成绝缘体发热的主要原因有以下几种：（1）绝缘子在交流电场中，由于电介质出现极化反应而造成绝缘子发热。（2）绝缘子内部可能出现穿透性电流泄漏情况，造成绝缘子发热。（3）由于绝缘子外表面出现爬电现象，导致电流泄漏，造成绝缘子发热。一般情况下，绝缘子材料如果状态良好，出现发热故障的概率就很小。此外，绝缘子的发热功率与电力设备的电压平方一般呈正比。因此，运用红外热成像技术进行电力设备状态检测时，如果绝缘子材料状态正常，其红外热成像图谱应为马鞍状，与附近的绝缘子材料温度差应当小于1℃。但是当绝缘子材料出现发热故障时，其发热功率会迅速上升，并大部分集中在绝缘子钢帽部分，当钢帽位置的温度与附近绝缘子温度出现明显差异时，可以视其为零值的绝缘子。如果绝缘子材料表面有大量杂质、灰尘堆积，会造成绝缘子材料电阻降低，而钢帽情况正常。
        2.4线夹以及导线位置的检测
        红外热成像技术可以对电力设备中的接头位置及导线头位置进行故障检测。在检测过程中，如果线路输送电力的功率较低，就证明电力设备的发热功率也相应较低，因此运用红外热成像技术进行检查时，应当重点保证检测环境中大气以及设备输电功率等条件的一致性。当前电力设备的导线头以及线夹等部件出现故障的原因主要有：（1）耐张力线夹以及引流夹等部件的螺丝可能出现松动，造成部件发热。（2）导线内部出现断股的情况，也会造成导线发热故障。（3）导线接触面积较小，在电力设备正常运行过程中造成接触面氧化严重，增加接触部分的电阻数值，进而出现发热故障。
        2.5高压隔离开关故障的红外诊断
        在高压隔离开关故障问题中，红外热像特点为以下内容。首先，引线连接不良的时候，热像特点为以故障部位为中心高温区的热像图，转动球头存在滑动接触不良问题的时候，热像特点为以转动球头为中心的过热热像图。在判断诊断结果的时候可以结合热像图中最高温度点来明确故障点的位置。隔离开关关合不佳的时候，存在结构缺陷问题，热像图一刀口触头压指为中心。
        结束语
        综上所述，红外热成像技术在电力设备运行状态检修过程中发挥了重要作用。在实际操作中，红外热成像技术可以准确检测出电力设备的各种故障。在使用红外热成像技术进行电力设备检测时，应当严格按照红外热成像仪等设备的相关要求进行规范操作，保证红外热成像检测结果的准确性和有效性。
        参考文献：
        [1]王武飞.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用研讨[J].科学与财富，2017（36）：154.
        [2]陈美霞.红外热成像技术在电力设备状态检修中的实践[J].中国新技术新产品，2017（19）：17-18.
        [3]王聪，马宇春.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用[J].工程技术（文摘版），2015（23）：154.