电力设备红外测温诊断分析及故障判断

电力设备红外测温诊断分析及故障判断

张保宁陈菲张秀梅

保定供电公司河北保定071000

摘要：介绍了应用红外成像技术对聊城电网电气设备进行红外测温，发现蒋庄变电站#2主变中压中性点套管缺油以及部分变电站刀闸、电流互感器、电容器等数处过热缺陷。对设备进行解剖分析，损伤点与所测位置一致，证明红外诊断技术对发现设备隐患行之有效。

关键词：红外测温；过热缺陷；隐患排查

引言：红外测温诊断技术是一种在线监测（不停电）式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线（红外辐射），将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分布情况，具有准确、实时、快速等优点。电力系统电气设备中，导流回路连接故障，电气设备绝缘故障，磁回路漏磁或绝缘局部短路引起局部环流或涡流发热，绝缘瓷瓶故障等均会导致设备运行中温度或温度分布异常，可采用红外测温方式进行诊断，由于检测必须在设备带电状态下才能有效，因此常称为“带电设备红外诊断”。

1.红外测温发现变压器套管缺油

设备的内部缺陷与设备的外部缺陷相比，具有隐蔽性，不宜发现，这就需要红外测温的专业技术人员了解掌握电气设备的原理结构，在红外测温测试过程中结合设备的原理结构认真分析并不断积累经验。2008年6月27日，对聊城供电公司蒋庄变电站进行大负荷期间的红外测温工作时，测试#2主变中压套管时，发现中性点套管上半部分最高温度为27.1℃，下半部分最高温度达31℃，温差达4度。红外测温诊断分析图例如下：

从红外热像信息图看出，发热部位为套管第6个瓷裙以下，上下有个明显的分界面。根据设备的发热部位，我们判断该变压器中压中性点套管存在缺油问题。2008年7月22日，结合停电计划进行了拆吊检查，发现套管内的绝缘油在标准线以下，属套管缺油。

2、220kV端庄站#2主变中压B相套管将军帽上部，B相130度，正常相49度⒔嵊?该缺陷在正常的电力设备高压试验及直流电阻测试中是无法发现的，而只有利用红外测温诊断技术才能在设备负荷仅为60A时及时发现，使设备缺陷得到及时处理，从而避免设备事故的发生。通过这次对该设备的认真正确的红外测温诊断，避免了一起重大的设备事故，若不是利用红外测温诊断技术对设备进行红外测试，由于设备内部缺陷具有隐蔽性的特点，就发现不了该缺陷，供电系统将存在发生设备爆炸的隐患。更为严重的是由于设备爆炸会造成人员伤亡，其损失是严重的，对电网的运行安全威胁是直接的，通过这次对电流互感器的内部缺陷的发现，我们得出如下结论：

(1)作为红外测温诊断技术人员在发现小温差的设备发热的情况时，要认真分析，判断其内部故障的可能性。

(2)对设备的发热情况要结合测温时的实际环境和设备的实际运行方式进行分析。

(3)加强红外测试人员对一次设备的原理及内部结构情况的技术培训。只有使红外测试人员对设备的原理及内部构造熟悉了，才能在红外测试工作中做到有的放矢，才能在对设备故障的分析中准确判断设备的缺陷原因。

(4)有效的总结已发现的内部缺陷的情况，得出经验。在红外测温工作中利用总结的经验举一反三，为电网的安全运行提供技术保障。

3.红外诊断技术在电力生产中的应用

红外技术是研究红外辐射的产生、传递、转换、探测和应用的一门技术。红外技术在电力生产中得到了广泛的应用。为了使电力设备能够正常的运行，改变原有电力设备的固定修建模式，应用红外技术技对设备状态进行检修成为一种趋势。随着新工艺和新技术的普遍采用，红外测温技术在电力系统的应用越来越广泛，能够及时发现电力设备出现的故障，为设备状态检修提供准确的信息。红外诊断技术可以在电力设备正常运行的状态下，通过红外温度扫描成像的方式进行远距离在线诊断，这种技术能够更加有效的检测出与运行电压、负荷电流有关的设备缺陷。电力电气设备由于故障的原因会引起设备运行温度的异常变化，由此可根据设备温度的变化来测定设备故障，而红外测温技术为测量设备异常温度提供了先进的方法，在电力行业得到了广泛应用。

3.1红外测温诊断与传统停电预防性试验的区别

电力生产具有连续性的特点，突发性和频发性是设备出现故障的表现。停电进行检测和实验必然会生产和生活带来许多不便。而红外测温诊断技术不需要停电就可以对内部热故障进行诊断。红外诊断要对高压运行设备的温度场分析和热像图谱的研究，主要掌握各种设备运行中的热像图谱。各种设备的热像与电阻、电流和电压分析有关，还受到附近磁场影响。由于红外线不能穿透高压绝缘和金属外壳，只能通过电气设备上的温度分布来分析判断。

3.2红外测温诊断技术的特点

（1）无损检测。红外监测探测设备和相关部位发热的红外辐射能量无需辅助信号源和装置，不会对检测的设备造成损害，即无损检测。（2）不接触、不停电、不解体。对异常红外辐射和异常温度场来对运行状态下的设备进行故障检测，做到不停电、不影响正常运行，保持设备的安全性。（3）红外诊断使用广泛，效益比较高。红外诊断技术在发电厂、变电站和配电站等电气设备中广泛应用，可实现快速、灵敏和直观设备检测，检测效率高。（4）通过计算机分析实现智能化。红外成像诊断仪配备微机图像分析系统和各种软件可以对检测设备进行分析，可根据红外图像形成的参数进行计算，判断设备故障属性、故障部位和严重程度。

4.影响红外在线检测与故障诊断结果的因素

4.1运行状态的影响

电气设备无论是电流效应引起的导电回路故障、电压效应引起的绝缘介质故障或电压分布不均和泄漏电流过大故障、电磁效应引起的漏磁涡流故障，产生的设备发热与温升，都与设备运行状态有关。只有当设备在额定电压下运行，而且负荷越大，发热及温升越严重，故障点的特征性热异常也暴露得越明显。因此在进行红外检测时，要尽量保证设备在额定电压和满负荷下运行，至少应在检测过程的一段时间内使设备负荷不低于额定负荷的30%。

4.2大气衰减的影响

设备表面发射的红外辐射能量经过大气传到红外检测仪上，受到大气中的水蒸气、二氧化碳、甲烷及一氧化碳等气体分子的吸收衰减和空气中悬浮颗粒的散射衰减，并且衰减程度与辐射在传输路径上的大气组分与红外检测仪的工作波长范围有关，随着辐射传输距离（检测距离）的增大，衰减程度加剧。我们可以通过以下方式消除大气的衰减影响：（1）选择在环境大气比较干燥和洁净的时间段（大气相对湿度不超过85%）进行检测；（2）在保证对带电设备安全距离的前提下，尽可能缩短检测距离，对检测结果进行合理的距离修正。

总结：在当前的电力网运行中，红外测温诊断技术得到了积极的应用。红外测温诊断技术不仅可诊断设备的外部缺陷，也可诊断出部分设备的内部缺陷。红外测温诊断技术应用至今，发现多处设备缺陷，避免电网运行设备的事故发生，保证电网的运行安全。我们从工作过程中总结经验，及时发现设备的内部及外部缺陷，使设备缺陷及时处理，保证电网安全运行。红外成像与故障诊断有利于避免“欠维修”和“过维修”的发生，对深入开展设备状态检修起到积极的推动作用。而且红外成像技术还可以评价设备的维修质量和一次设备及线路工程的施工质量。

参考文献：

[1]笪峰，王强刚，朱亚飞.红外测温技术在氧化锌避雷器故障诊断中的应用[J].陕西电力，2012（1）.

[2]王艳波.红外测温技术在TBM设备故障诊断中的应用[J].隧道建设，2011（11）.

[3]张钟秀，张炜帆.红外测温技术在城网配电系统中的应用[J].山西电力，2010（12）.