变电设备典型发热缺陷分析处理

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摘 要：随着状态检修的普及，红外诊断技术成为行之有效的方法之一，不仅可以延长设备预检周期，减少劳动强度，提高缺陷诊断率，保证设备安全运行，而且可以及时的诊断设备运行情况，保证设备安全运行，提高变电设备的可靠性，确保电网的安全运行，造福国家和人民。本文作者介绍了自贡电业局对几起变电设备典型发热缺陷的诊断分析及处理情况，提出红外测温注意事项。

关键词：典型发热；红外测温；缺陷处理

中图分类号：TM63 文献标识码：A

引言

电气设备的红外测温技术是一项简便、快捷的设备状态在线检测技术，具有直观、准确、灵敏度高、快速、安全、应用范围广泛等优点，在不停电、不取样、不接触、不解体的情况下能够快速实时地监测和诊断设备运行状况，对保障电气设备安全运行和推进状态检修具有重要作用。

1 自贡电业局红外测温情况

自贡电业局按照《带电设备红外诊断技术应用导则》要求，开展了大量的红外测温检测诊断工作，取得了较好效果，总结出了一套具体的红外测温技术及电气设备发热缺陷诊断方法。我局采用飒特HY-G90红外热成像仪。该设备具有焦平面热像成像，全平面测温精度为±2℃，误差为±2%，属目前世界上较为先进的一种机型。通过本年度的红外测温普查，发现、处理各变电站40余处接点（部位）的发热缺陷，有力地保证了电网安全运行。另外，为了配合节假日及迎峰度夏保电工作及其他重要保电工作，我局还有针对性地安排了红外测温工作。根据红外测温情况，分析红外成像图发现的问题，自贡变电站设备发热的缺陷主要表现为以下几种类型：

1、断路器、隔离开关等一次设备与导线、母线的连接处；

2、高压电力电缆头与一次引流线的连接处；

3、变压器套管握手式线夹处；

4、隔离开关出线座、动静触头处；

5、电容器组放电线圈的内部；

6、少油开关设备线夹接续管内部；

7、穿墙套管处。

2 典型测温案例分析

2.1、线夹接触不良等电流致热型故障

图1T型线夹红外成像图

2009年03月30日傍晚在对向家岭变电站进行红外测温时发现#2主变202 SF6开关B相T型线夹处温度达101.73℃，A、B相为51.82℃，当时#2主变的负荷电流为250A，环境温度为22℃，相对湿度为60%（见图1）。

A、B两相对应T型线夹的温差为：

Δt= T1-T2=101.73-51.82=49.91℃A、B两相对应T型线夹的相对温差为：

根据《带电设备红外诊断技术应用导则》缺陷分类及处理规定：导流设备相对温差值在35%～80%之间时为一般缺陷，对近期安全运行影响不大，可列入年、季度检修计划中消除。由于A、B两相相对应T型线夹的温差为49.91℃，存在着一定的安全隐患，同时为了能更好的迎峰度夏，自贡电业局安排在一周内尽快处理。检修人员在对发热点现场查堪时，发现该处T型线夹和引流线氧化严重，2根铝线断股，一紧固螺栓没有安装弹簧垫圈并带有轻微的松动现象。分析原因为：因一紧固螺栓没有安装弹簧垫圈，使得其T型线夹接触面和散热面积减小。由于长期的大负荷运行，使得其发热故障逐渐积累。又由于该引流线采用的是钢芯铝线，而钢芯铝线的允许温度为70℃。导线因为过负荷而发热后，会使金属抗拉力强度降低，当表明温度超过70℃，长期处在相对适度比较高的环境中时（周围环境相对湿度一般在50~75%之间），铝接触面氧化开始加剧，从而导致T型线夹和引流线严重氧化。由于严重氧化，使得引流线的表明电阻增大，根据焦耳定律Q=I2Rt知道，在负荷一定的情况下，电阻越大，其发热越严重，于是形成恶性循环。当铝线温度超过100℃时（铜线超过150℃，钢线超过300℃），其拉力强度会迅速下降。导线及接头长期发热，会使金属慢性退火，从而降低导线的机械强度，使导线拉长变细，在引流线自身重量和风力舞动作用下，最终导致氧化严重的2根铝线在T型线夹外3cm处断股。检修人员采取如下处理方法：打磨处理线夹连接部位，涂电力复合脂；锯除引流线轻微断股部分；紧固件更换为加强型螺栓，并特别注意弹簧垫圈和平垫圈的加装及紧固到位。恢复投运后，红外测温跟踪检测一周，发现该处发热故障消除。如果我们没有及时停电消除该处发热缺陷，其自身的发热恶性循环在很短一段时间就会暴露出来，到时会因铝线部分过渡疲劳而完全断股，最终使引流线完全断线，给电网运行造成不可挽回的损失。通过本次缺陷的处理，我们可以发现，其根本原因就是当时安装施工时，工人的一个不经意的微小失误造成的。这就需要我们的安装施工人员具有更高的觉悟和更认真的工作态度。

2.2、10kV高压电力电缆头铜（铝）鼻子与一次引流线的连接处发热

2009年4月19日傍晚在对110kV长土变电站时，发现10kV长建线B相出线电缆铜鼻子温度异常（见图2）。根据红外测温情况，该发热点Max温度是66.73℃，A、C相相对温度为32.23℃，相对温差Δt＝34.5℃，属一般性热故障。检修人员现场处理时发现，该电缆鼻子为铜鼻子，线路为铜铝过渡线夹，接头接触面未搪锡。由于铜铝接头、铝导线与铜接点连接未加铜铝过渡接头以及接触面没有镀银或搪锡，就会因其表面接触电阻较大而发热。当电缆处于大负荷运行时，该接触面发热加剧，从而导致接触面氧化的加快，进而又导致接触电阻增大，发热更严重，形成恶性循环。据此，检修人员采取了处理铜鼻子接触面、更换线路铜铝过渡螺栓线夹的方法，迅速消除了该发热缺陷。查阅该电缆历年带负荷情况，发现其带大负荷的时间不很多，所以其发热故障积累的比较缓慢，平时带小负荷运行时难以发现。因此在前两年的红外普查时，未找出该处发热缺陷的存在。通过这个实例，我们不仅要加强安装人员在工作时的责任感和各种微小的细节的处理，同时也让我们注意到红外测温时间选择的重要性。在对各个变电站一次设备设备进行每年一次的红外测温普查时，要根据变电站负荷变化情况有针对性的安排时间，尽量选择大负荷时间段，这样才能更好、更准确、更及时的发现某些潜在的缺陷。

2.3、35kV电容器组放电线圈发热

图3 35kV电容器组放电线圈红外成像图

该设备为500kV洪沟变电站35kV#1-1电容器组A相放电线圈,根据红外测温情况，Max温度是40.58℃（见图3）。根据《带电设备红外诊断技术应用导则》规定中关于发热缺陷故障等级分类标准判断，该设备缺陷属于一般性热故障，可以不作特别处理。但通过对红外热成像图的仔细研究分析发现，此放电线圈发热部位与相邻参照物温差达20℃，发热点位于套管内部，且此类放电线圈曾发生多次故障，结合以上情况综合判断，该故障点位于放电线圈内部，疑为内部线圈烧损。正常运行时，放电线圈是个电感XL，与电容器并联。当电容器运行时，放电线圈电抗很大。相当于开路。当电容器开关断开，交流电压为零，放电线圈电抗变小，只有阻抗，快速释放电容器上剩余电荷。当放电线圈因某处绝缘强度不足时，由于放电线圈运行中会产生强大的交变电磁场，短路闭环在此强大交变电磁场的作用下，产生一个数倍于其额定电流的感应电流。这一强大电流将使短路闭环局部严重过热，并进一步损坏其周围绝缘，使放电线圈中形成局部短路闭环，于是在套管内部产生严重发热现象。为保证设备安全运行，立即请示生技部安排停电检查处理，通过对放电线圈进行直流电阻测试，发现该放电线圈直流电阻值为无穷大，而正常值应为3～4kΩ，确认内部线圈已烧断，立即进行更换处理，避免了一起设备连环损坏事故的发生。

结论

红外诊断技术是一种非常快捷有效的在线检测手段。在使用红外热成像仪工作中，不仅要对已形成共识的大电流的设备、长期在高温下运行的设备、频繁操作的设备进行重点检查，还要随时观测一些不太明显、温差不大等表面现象，准确了解各种电气设备内部结构和工作原理，同时还要对各种红外测温图像汇总并进行综合分析，不断总结和积累一些典型的温度数据。通过对红外测温发现的问题进行分析和反省，今后要加强对电气设备接触部分的检修管理，严格检修标准，不断提高工艺水平，确保设备的安装及检修质量。相信通过不断努力，设备发热缺陷将会大大减少，迎峰度夏期间消除设备发热缺陷的压力也将得到缓和。随着红外测温工作的不断规范化、制度化，红外热成像仪将作为我们准确判断设备许多缺陷和隐患的重要手段之一，电气设备的突发性故障将大大减少，为我局电网设备安全运行提供保证。

参考文献

[1]带电设备红外诊断技术应用导则[M].北京：中国电力出版社，1999.

[2]胡红光.电力红外诊断技术作业与管理[M].北京:中国电力出版社，2006.

[3]李晓刚，付冬梅.红外热像检测与诊断技术[M].北京:中国电力出版社，2006.