电力设备故障诊断中红外技术的应用研究

电力设备故障诊断中红外技术的应用研究

武晋龙

国网山西省电力公司晋中 供电公司 山西晋中市 030600

摘 要：通过红外诊断技术，能够确保电力系统稳定、安全、经济的运行下去。文中主要通过红外 诊断技术检测故障的类型、高压电器设备过热诊断以及影响因素进行了分析。

关键词：电力设备；故障诊断；红外技术

1红外诊断技术监测故障类型

在电力设备状态检修中，红外测温技术检测主要有外部热故障和内部热故障两个部分：

1.1外部热故障

外部热故障主要指的是电力设备发热的部分裸露在现实的环境中，对于其表面的热状态分布可以采用红外热像仪直接进行观测，并且能够将其位置迅速的确定下来。其中，设备部件接触电阻异常增大是主要的热故障原因：其一，由于电力设备部件接触面的氧化或者是不平整、表面过于粗糙；或者是在大气当中长期的暴露，使得酸雨、灰尘等环境严重影响到设备接触面；其二，在设备连接件的加工、安装当中出现操作不当，连接过于松动或者是零件出现了老化现象等。

1.2内部热故障

由于电力设备处理封闭的状态，如果内部发热，那么很难通过热像仪对于其内部发热现象进行观察，因此，也无法正确的判断故障所在位置，对其判断，也只能够观察设备表面热分布图来获取信息：其一，由于电力设备内部电气触头出现连接不良、接触不良现象，就会导致电流致热；其二，电力设备内部出现了较大的介质损耗；其三，电力设备内部出现了不良的电压分布；其四，长期使用的设备，老化、受潮现象严重。在内热故障检测中，通过红外热像仪就可以检测设备内部的耦合电容器、避雷器以及高压电缆头等。在设备内部缺陷诊断，对于操作者的设备使用也提出了更高的要求，并也需要操作人员拥有红外等方面的丰富经验。

2红外技术诊断高压电气设备过热故障

本节主要是针对高压套管、高压断路器的故障红外诊断进行了探讨。

2.1高压套管故障

主要表现：内外接头布朗、较差的套管绝缘陛、充油管缺油等。

2.1.1内外接头故障

其一，由于设备套管外部结构长期的暴露在大气之中，设备故障的 热像特征图主要中心是连接头。例如：35kV电压等级以下(包含35kV)的变压器套管，大多数连接到内部的接头都处于下端位置，并且接头也侵入到了箱体油的内部。如果出现了发热故障，就可能从套管和油管散发出热量。但是所使用的套管相对较差，当温度达到套管外部时，其温度也不会太高；对于 1lOkV电压等级以上(包含 1lOkV)的变压器套管，其发热一般是穿缆引线接头故障(从接线鼻子传到将军帽之上，所以，将军帽帽端就是热像图的主要中心)。如果存在不同等的三相套管热故障，也会存在明显的温差热像特征；其二，相互叠加的内外接头发热区这是发生内外接头并且存在不良接触故障的热像特征。

2.1.2套管绝缘故障

由于绝缘介质出现了老化受潮现象，增大了介质的损耗量或者是出现了绝缘故障，套管整体发热则是其热像图主要特征。

2.1.3套管内外放电故障

相应部位局部出现发热现象则是套管内部放电之后呈现出的热像图特征。造成内部放电故障的主线表现：其一，在进行电容式套管芯子的真空处理时，介质会受到残存过多气泡的影响，而出现不均匀现象，从而引起局部放电现象；其二，在制造设备时，电容屏尺寸不达标、电容极板光洁度不够或者是过于集中的应力，从而导致了断裂现象，最终使得电场过于集中，引起局部放电现象。

2.1.4套管缺油故障

高压套管出现缺油故障：其一，变压器油和套管油相互连通；其二，变压器油与套管油相互分开，但是由于出现个别原因导致假油位出现或者是套管缺油现象。前者主要产生的原因是在安装或者是充油过程中没有将套管内的气体排除，所以，只需要将套管内的气体排出就可；后者主要是油与空气分界面当中介质村爱参数不一的热物性，从而使得油面的温度差异较大，从而存在明显的温度突变的热像特征在油面 处。

2.2高压断路器故障

2.2.1内部故障

内部故障包含了中间接头接触不良、静触头接触不良、颞部受潮等 故障现象。让断路器的内部出现了受潮现象，就会呈现出整体发热热 像。当断路器耦相间温差大至30°C，并且在断开了负荷电流之后，温差不发生变化，就可以判定设备内部出现了受潮现象，需要指派相应人员进行处理。内部出现故障最大可能性是触头故障。通过实际的统计调查，我们可以从表格1当中发现内部故障存在的规律。

表 1内部故障规律

2.2.2外部故障

外部故障指的在大气中裸露的中高压断路器的触头座和出线头连接处出现了不良连接现象。此故障是以接线线头为中心的温度分布为主要的红外热像图特征，并且其关系是相互对应的。其中需要强调的是，对于少油断路器的缺油故障，其热像特征主要是油界面处存在突变的温度，并且较为清晰，而缺油部分的温度相对较低。而位面是否低于了油位警戒线这是缺油判断的重要依据。

3红外在线检测与故障诊断结果受到影响的因素

3.1运行状态的影响

电气设备无论是电压效应引起的绝缘介质故障、电流效应引起的导电回路故障，还是泄露电流过大抑或是电压分布不均匀等等，从而导致设备发热和温度的升高，都联系到了设备的运行状态。在额定电压下运行时，并且随着负荷的增大，其温度的升高以及发热现象也就越严重，也将故障点的热异特征性暴露的更加明显。所以，在使用红外检检测设备时，需要确保设备在额定的电压以及满负荷的状态之下运行。

3.2气象条件的影响

气象条件对于电力设备的影响主要指的是、雨、雪、风、温度等大气环境。使用红外检测时，最好是选择无风、无雾、无雨，并且温度适中的春季进行，或者是温度处于相对稳定状态的夜晚。

3.3设备表面发射率的影响

其一，通过图像运算方式，可以将设备表面发射率产生的影响消除；其二，对于故障频发的设备部件，需要经常使用红外技术进行检测，并且数据结论不够可靠时，就可以在其外部敷涂适当漆料涂层，从而来稳定其发射率。

3.4背景辐射和环境的影响

为了尽量的减少背景辐射以及环境带给电力设备红外检测的影响，可以采取以下几种方式：

其一，如果电气设备处于户外，尽可能的选择无光照的阴天或者是在日落之后到黎明之前进行；其二，在检测期间，可以在红外检测仪上加装红外滤光片，或者是采用遮挡措施，都能够减少太阳或者是周围温度较高的物体对于红外检测带来的影响；其三，在检测时，选择参数适宜的仪器以及确定好检测距离，减少背景辐射带来的影响。

4.结束语

总之，为了更好的在电力设备故障诊断当中运用红外技术，我们应当强化对于红外检测技术的掌握，确保检测的准确性，确保电力系统稳定、安全、经济，促进电力行业持续、健康的发展下去。

参考文献

【1】潘忠波．论述变电站一次设备运行中存在的问题与其状态检修[J]．广东科技，201 8,(18)：88—91

【2】李祥明．浅谈电力系统变压器状态检修管理分析[J]．科技与企业，2019，(16)：56-58

【3】周圣栋．变电站一次设备的状态检修探讨[J]．科协论坛(下半月)， 2018，(06)：103-104