红外测温诊断技术在避雷器内部过热故障诊断中的应用

红外测温诊断技术在避雷器内部过热故障诊断中的应用

蒋向荣

国网新疆电力有限公司检修公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：本文对红外测温诊断技术在避雷器过热故障诊断中的应用进行了分析。将红外测温诊断技术应用至避雷器故障诊断领域，能够避免人工拆卸检测过程中避雷器故障扩大，对于缩短维护时间，提升电气设备使用寿命均有一定促进作用。

关键词：红外测温；避雷器；带电测试；故障问题

引言

电力系统中红外测温诊断技术能通过非接触方式检测设备温升，诊断设备运行状态，具有简便、安全、实时、直观等特点。通过热成像分布可准确判断内部缺陷具体部位，消灭事故隐患于萌芽中。目前针对避雷器、电压互感器、耦合电容器等电压致热型设备进行状态检修、周期性普测，并根据负荷、季节等变化重点跟踪测试。

一、使用红外测温进行带电检测的原理

正常状态下，各个电压等级的避雷器都会流过一定的阻性电流，所以其热像特征为整体轻微发热，较热点一般在靠近上部，多节组合从上到下各节温度递减。有缺陷的避雷器在运行时的热像特征是整个瓷套出现不均匀的热图像或瓷套内部有缺陷部位的温度比正常的略高。若发现整体发热或局部发热的异常热像，可能是内部阀片受潮或老化。由于有故障的避雷器的温升有时并不是很明显，因此在对避雷器进行检测时，应选择邻近的支柱绝缘子的瓷质部分作为参考物选好量程。当发现避雷器的热状态稍有异常时，应尽快安排停电做电气试验。

二、红外测温故障判断方法

选择邻近的支柱绝缘子的瓷质部分作为参考物选好量程。当发现避雷器的热状态稍有异常时，应尽快安排停电做电气试验。

1、避雷器红外测温要点

在低温气象条件下检测避雷器等电压致热性设备，其缺陷在电压作用下所产生的热量，由于散热条件好，设备外表反映不会很明显，或者基本被掩藏。因此检测目标及环境的温度不宜低于５℃，如果必须在低温下进行检测，应注意仪器自身的工作温度要求，同时还应考虑水汽结冰使某些进水受潮设备的缺陷漏检。进行红外测温时空气湿度不宜大于85％，不应在有雷、雨、雾、雪及风速超过0.5ｍ/ｓ的环境下进行检测。若检测中风速发生明显变化，应记录风速，必要时修正测量数据。室外检测尽量选择在日出之前、日落之后或阴天进行。检测宜闭灯进行，被测物应避免灯光直射。在进行故障查找时，可将温差调节为一定数值，对于较冷的避雷器可将温差调节为4-6℃，再将平均温度调高（一般会比气温高出几度到十几度），使整个画面暗淡，这样发热的部位会变成显著的红色。

2、避雷器红外测温分析方法

对于型号规格相同的避雷器，可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。避雷器属于电压致热型设备，其缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依据确定。一般情况下，当同类温差超过允许温升值的30％时，应定为重大缺陷。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。由于避雷器的温升很小，现场又难找到合适的环境温度参照体，算出的相对温差值与致热参数的相对偏差值的相关性不稳定，所以我们不用相对温差来判断，而用相间温差来判断。但是综合分析历年相对温差和相间温差的变化，可以了解设备致热参数的变化情况，对判断设备状况有益。由于避雷器本身的发热量很小，现场的背景辐射及散热条件各不一样，很难就避雷器缺陷的性质提出一个温升限值，其相关缺陷的诊断可按下表的规定执行，当热像异常或相间温差超过规定时，应用其他试验手段确定缺陷性质及处理意见。

避雷器缺陷诊断依据表

3、正常避雷器的热像特征

氧化锌避雷器的发热由流经氧化锌阀片的阻性电流引起。正常运行的氧化锌避雷器流过的工频电流很小，为微安级，并且电流主要为容性分量，阻性电流仅占 10-20％ ，因而无间隙氧化锌避雷器正常运行时消耗少量的功率，热像特征呈现出整体均匀的发热。但是，由于电流中的阻性分量较小，在正常情况下发热量不大，因此避雷器的本体温升很小，轴向的温度接近均匀分布或同相设备上下两端温度稍低、中部稍高，最大温差在1Ｋ以内，相间温差也比较小。

4、缺陷避雷器的故障分析和热像特征

避雷器进水受潮、阀片老化引起的泄漏电流增大是最为常见的缺陷表现形式，受潮缺陷是造成避雷器异常和事故的主要原因。氧化锌避雷器受潮会大大增加其本身的电导性能，阻性电流明显增大，内部受潮容易引起局部轻度发热，严重时会产生内部放电而造成绝缘击穿。由于流经避雷器的电流很微小，其数值远小于一次电流，因此避雷器为电压致热型设备。缺陷避雷器的发热相对来说不如电流致热型设备明显，需开展较为精确的红外热像检测。对于轻度受潮的避雷器或单一电阻阀片老化的情况，受潮或老化的电阻阀片因阻性电流增加而发热，热像特征为受潮阀片部位的发热，通常为一周较为均匀的环型热像特征，温度较小，在1-3Ｋ 的范围，要注意与绝缘子外套积污的热像特征进行区分。当严重受潮时，整个避雷器电阻阀片的功率损耗均有增加，整体发热明显，该类热像特征可能在单一氧化锌避雷器的轴向红外热像分布上无明显的温差，但与正常避雷器相比存在温度差，在测量过程中应特别注意相间对比。总之，当避雷器内部存在受潮缺陷时，缺陷温升增加，温差较小，应注意精确测量。

5、红外测温实例

2010年10月某地110kv电站进行避雷器红外检测，发现一条110Ｖ 线路的避雷器存在发热异常， B相存在明显发热点，B相热点温度为20.5℃，A 、C相分别为17.3 ℃ 和17.5℃ ，相间温差达到3K 。为了防止事故的发生，随即申请停电检查，发现该线路Ｂ相避雷器绝缘瓷套存在裂纹，及时更换了故障避雷器，避免了事故的发生。

故障避雷器热像图

结语

使用红外测温诊断技术测量精确且稳定性强，在日常红外巡视过程中，不仅要针对设备接头、接点进行测温，更要对电流、电压互感器、避雷器等设备进行仔细诊断，准确发现和处理一些容易忽略的设备缺陷。同时要做到对红外热成像仪器的熟练操作，以便发现不易检测的发热缺陷。