远红外检测技术在变电站巡检中的应用

远红外测温技术在变电站巡检中已成为一项重要的设备状态检测的手段,能够及时、准确地确定电力设备的运行温度,为保障变电站设备可靠运行提供重要的预判和处理依据结合110k∨及以下变电站设备运维工作中的实例,介绍远红外测温技术的工作原理、功能特点、应用技巧和注意事项,进一步将测温工作与变电站运维工作相融合,提高变电运维一体化水平。

一、远红外检测技术原理

1、检测原理:

远红外测温技术利用红外线远距离辐射原理对变电站内各种设备进行全面检测。地球上物体的存在,其内部物质存在运动过程而设备发热的内部物质运动更剧烈,会以电磁波的形式向外辐射能量,利用红外测温仪对发热设备热辐射源进行适当距离的能量采集在红外测温仪内部进行光电能量转换和信号处理,进而准确反映出设备的温度信号,如果配备热成像仪,还可以将热红外线信号转化成热图像,更直观地显现设备的发热位置和温度。

2、功能特点

变电站设备巡检应用远红外测温仪和热成像仪在设备远距离、不停电、不解体的情况下,检测设备温度、异常点位置,不仅降低了运维人员的工作量,还提高检测质量,对设备缺陷性质、程度等做出定性定量的预判,及时发现电气装置、变压器等设备接头松动接触不良、过热、不平衡负荷、过载等隐患,避免短路烧毁甚至火灾等发生,实现故障、隐患的早发现早处处理。

3检测要求

由于被检测设备为带电运行设备应尽量避开封闭遮挡物,只测量物体表面温度不能测量内部温度;检测时不能对着高能:量源,户外检测要避开阳光直接照射和反射;夜间检测质量最佳;一般先对设备进行远距离全景检测扫描,发现异常后,有针对性进行近距离重点测试;在安全距离允许的情况下,远红外测温仪宜尽量靠近被测设备,使其充满仪器视窗。

二、变电站设备发热缺陷分类

1、设备类别和部位

变电站设备发热一般分为电流致热、电压致热和综合致热。电流致热常见于电器设备与金属部件、隔离开关、断路器TA等连接处,大部分是由于接触不良引起的电压致热常见于TATV、电容器、避雷器等整体发热,大部分是介质损耗增大、绝缘老化引起的当设备由电流电压致热共同作用或其他原因引起的,应综合判断缺陷性质,对于磁场和漏磁引起的过热可依据电流致热进行处理。

2、缺陷分类

变电设备缺陷分为一般缺陷、严重缺陷、危急缺陷3种。般缺陷指设备存在过热现象,有一定的温差,温度场有一定梯度,但不会引起事故的缺陷,此类缺陷记录在缺陷库中,注意观察,利用停电机会,有计划地安排检修消缺处理。严重缺陷指设备存在过热并且程度较重,温度场梯度分布较大,温差较大电流致热8≥80%),此类缺陷应尽快处理,对于电流致热型没备需加强监测,必要时降低负荷电流;电压致热型缺陷一般为重及以上缺陷,对于电压致热型设备,在缺陷性质确定后,应即采取措施进行消缺。危急缺陷指设备温度超过最高允许温度,温差过大(电流致热8≥95%)的缺陷,此类缺陷需立即安排处理。

三、远红外检测技术精确测温应用实例

1、高压套管温度异常夜巡某110kV变电站时发现1号主变110刚侧高压套管C相上部测试温度比AB两相温度低约3℃C相套管上部测试温度比下部低4℃左右,负荷及环境温度在正常波动范围内,多次测量确定温差后对缺陷分析如下。

如图和图2所示,1号主变110kV侧AB两相高压套管测试温度359℃C相套管上部测试温度327℃,温差32℃,根据电压致热型设备缺陷诊断判据中高压套管缺陷温差值为2~3℃,判断此缺陷属于电压致热型缺陷判据范围。

分析号主变110kV侧C相套管热成像图,发现C相套管有明显的温差图像水平分界线(见图2。根据热成像特征判断::管故障缺陷为套管缺油,进一步观察发现套管内油面与油枕内E面持平,判断由于春夏交替气温变化大且套管底部密封垫老化,形成内漏,导致导管与油枕形成连通器,造成套管缺油,由于套管内上下介质不同,热容系数相差很大造成温度出现差异,形成明显的温度水平分界线,缺陷性质确认后,立即安排停电消缺处理。

主变停电后,近距离观察套管内油位指示,确认油位计无油位,如图3所示。判定为套管缺油,对套管进行注油处理。

注油处理后,1号主变运行一段时间,温度测试正常,缺陷肖除,待主变大修时更换高压套管。

2、导线连接点温度过高

某110kV变电站110kV荣港线1213隔离开关线路侧B相接戋板连接处测试温度为987CAC相测试温度为2℃)负荷及环境温度在正常波动范围内,如图所示;每日跟踪测试该线路1213隔离开关线路侧B相线夹,温度比其他两相均严重偏高,温度最高时达到168℃,如图5所示。

根据远红外热成像分析,该线路123隔离开关与线路连接处B相发热点最高温度168℃,热点温度大于130℃,属于危急缺陷,立即采取措施进行停电消缺处理。

3、封闭式组合电器测温判断

图6为GS封闭式组合电器远红外热像,热像呈现组合壳体接地引下线与壳体连接螺栓部分温度最高,向四周逐渐衰减的特征,螺栓连接处比壳体其他温度高约11℃,判断组合电器壳体接地螺栓松动或接地螺栓直径不满足要求导致壳体产生感应电流热和电效应,使设备发热。

图为GS封闭式组合电器远红外热像,热像现上部罐底为最热点,向四周逐渐衰减的特征,上部比底部温度高约8℃,比其他相高约10℃;判断GS罐体电连接导电座与小触座接触不良,有螺兹松动。经停电检修发现GS罐体电连接触指有发黑病迹。另外需要注意的是GS组合电器检修后送电带上负荷,应即对隔离开关进行超声波、特高频局放带电检测并及时对操作合闸后的气室进行红外测温。

四、结语远红外测温技术在变电站巡检中起到非常重要的作用能够远距离对运行设备进行准确、形象地温度检测和热成像分析,已成为发现设备缺陷的重要手段之一。通过远红外测温技术的测试记录、诊断报告和检修报告,并配合建立红外图谱库系统地纳入变电站运维管理,可有效地减少设备故障率提高设备预评估水平。

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