红外成像技术在变电站电气设备中的应用.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作红外成像技术在变电站电气设备中的应用【摘要】应用红外线成像测试仪器将电气设备故障点及时地查出，尽快地将故障排除，以使电气设备及时恢复正常工作，确保电网安全稳定地运行，为设备状态化检修提供可靠依据。【关键词】红外线成像技术在线检测故障点近年来，随着变电设备的日益更新，设备性能和结构越来越先进，传统的检修模式以不能适应当前的运行方式，状态化检修已提上工作日程；故,运行在线检测和故障诊断，显得尤为重要，其对提高电气设备可靠性、经济性运行，降低维修成本，都有非常重要的意义；红外成像检测技术是在线检测的有效手段之一。一、红外成像技术在变电站电气设备中

2、的应用。公司在红外线成像技术应用方面早在1995年就开始了，工区2001年红外成像技术检测正式列为试验手段之一，在红外成像检测技术应用的8年中，红外成像设备从TVS-100（日本西北航空）SATHY6000（广州飒特）ThermaCAMP60（美国FLIR）ThermaCAME320（美国FLIR），P60是目前国内民用技术应用较为先进的产品；红外技术应用以来，对公司所辖白银地区、靖远地区、皋兰地区、景泰地区和会宁地区的变电站利用红外成像技术进行检测和诊断，发现了大量的电气设备缺陷，主要的电气设备缺陷类型有：隔离开关接头、握手（动静触头）、引流线、顶帽发热、支持瓷瓶发热，多油断路器油箱内部发热

3、，少油断路器羊角叉、中间触头、接线板发热，高压电力电缆接头、过负荷发热、绝缘损坏发热，变压器接头发热、将军帽发热、大箱沿体发热，互感器接头发热，导线接头发热等。另外，红外成像技术的应用，还可以替代了母线零值绝缘子串的带电检测以及变压器、避雷器、互感器等的带电在线检测和诊断。1、在隔离开关中的应用。（1）在总变进行红外成像测试时，发现1112丙刀闸C相靠CT侧引流线发热，表面温度：A相：34，B相：47，C相：120.1，I=400A，环境温度：22，环境湿度：29%，相间温差：86.1，相对温差：87.8%。处理时发现1112丙刀闸C相靠CT侧引流线断股，表面氧化也较严重。（2）在变进行红外成

4、像测试时，发现3501丙刀闸开关侧接线板发热，表面温度：A相：22，B相：326，C相：22，I=75A，环境温度：21，环境湿度：30%，相间温差：304，相对温差：99.7%。处理时发现3501丙刀闸开关侧接线板螺丝严重松动，螺丝用手能拧动，表面严重氧化。（3）在变进行红外成像测试时，发现611甲刀闸上接线板（接头）C相发热，表面温度：A相：29，B相：31，C相：72，I=225A，环境温度：24，环境湿度：30.5%，相间温差：43，相对温差：90%。处理时发现611甲刀闸上接线板（接头）C相表面氧化严重，螺丝松动。（4）在进行红外成像测试时，发现2211旁母刀闸C相靠母线侧动静触头发

5、热，表面温度：A相：23.2，B相：23.6，C相：145.8，I=195A，环境温度：19，环境湿度：30%，相间温差：122.6，相对温差：96.7%。处理时发现2211旁母C相刀闸基础下沉，使动静触头变形，导致接触不良。（5）在对变进行红外成像测试时，发现2219丙刀闸B相靠开关侧握手发热，A相：17，B相：148，C相：16.8，I=480A，环境温度：15，湿度：31%，相间差值：131，相对温差：98%。处理时发现静触头支架（触指支架）转轴断裂，下触指一个严重氧化，表面的渡银全部氧化掉。（6）在对变进行红外成像测试时，发现1101丙刀闸靠主变侧出线座（顶冒）B相发热，表面温度：A相

6、：7，B相：82，C相：7.6，I=210A，环境温度：5，环境湿度：36%，相间温差：75，相对温差：97.4%。处理时发现1101丙刀闸靠主变侧出线座固定螺丝松动，有两根螺丝断列，这是发热的主要原因。（7）变3516甲刀闸C相支持瓷柱发热，A相：30.66，B相：32.47，C相：43.63，I=136A，环境温度：30，湿度：31%，瓷柱上部温度本应略高，现在反而偏低，中部温度偏高，说明绝缘性能劣化，更换下来进行检查，发现其绝缘电阻只有30M。（8）变3513甲刀闸C相母线侧支持瓷柱40.1。正常相A、B相37。I=13A。环境温度：28，湿度：25.6%，更换下来进行检查，发现其绝缘电

7、阻只有50M。在发现的缺陷中，隔离开关接线板发热重大缺陷、紧急缺陷23起，处理率达100，动静触头发热重大缺陷、紧急缺陷17起，处理率达100，出线座发热4起，处理率达100，支持瓷柱发热2起，处理率达100，一般缺陷在停电时均及时进行了处理，避免了设备事故的发生。下面是红外发现的一些缺陷图片：隔离刀闸动静触头发热隔离开关支持瓷柱发热 隔离开关出线座发热隔离开关接线板发热 隔离开关动触头座发热2、在断路器中的应用。（1）在对变进行红外成像测试时，发现3511开关（SW8-35型）本体C相发热，C相：35.1，A相：29，C相：29.1，I=130A，环境温度：24，环境湿度：31%，相间温差：

8、6.1K，相对温差=55%。温度自上而下呈阶梯分布递减，带电设备红外诊断技术应用导则中规定，相间温差不大于2K，进行了及时的处理，处理时发现3511开关C相靠线路侧静触头座螺丝松动，表面氧化，处理前，回路电阻：C相=186u，B相=120 u，A相=106 u，虽然，都在合格范围内，但，相对差值过大，处理后，三相接近运行正常。（2）在对变进行红外成像测试时，发现3511开关本体C相发热，表面温度：A相：22.6，B相：23.1，C相：33.7，I=350A，环境温度：14，环境湿度：33%，相间温差：11.1K，相对温差：56.3%。温度自上而下呈阶梯分布递减，相间温差严重超出了导则中的规定，

9、处理时发现3511开关C相内置CT二次开路，是造成油箱本体发热的原因。（3）在对变进行红外成像测试时，发现2202开关B相断口1接线板发热，A相：20.2，C相：23.1，B相：76.5，I=433A，环境温度：22，湿度：32%，相间温差：56.3K，相对温差：95%。按导则规定，以属于紧急缺陷，应立即停电处理，2002年6月5日，中午发热达：82，I=530A，测温蜡片熔断，建议用气泵加绝缘管吹风处理，效果良好，（当时1#变大修，2#变停不下来）2003.06.20已处理，处理时发现断口1接线板螺丝松动、表面氧化严重。（4）：在对变进行红外成像测试时，2202开关本体A相断口4靠三角箱处的

10、中间触头发热，A相：37.7，B相：26.5，C相：25.7，I=433A，环境温度：22，湿度：32%，相对温差：74%，相间差值：12K。按导则规定，相间差值不大于10K，应立即停电处理，但，当时1#变大修，2#变停不下来，采取了跟踪测温的方法，严密监测相间差值的变化，处理时，发现2202开关本体断口4靠三角箱处的中间触头的静触头座螺丝松动、表面氧化。（5）：变2202开关A相断口4下触头座动静触头异常，Ie=1500A，I实433A，表面温度：37.73，正常相温度：27.5，相间温差：10.23K，环境参照体温度：23.35，相对温差：71.1。解体前，回路电阻测试A相断口4386u，

11、解体后，下触头座固定螺丝松动，表面氧化较严重，经过处理，回路电阻测试B相断口483u（厂家规定，大修后小于100 u），投运后测试正常。（6）变2202开关B相断口1接线板异常，Ie=1500A，I实433A，表面温度：97.43，正常相温度：28.38，相间温差：69.05K，环境参照体温度：22.85，相对温差：92.6。解体前，外观检查试温蜡片溶化，回路电阻测试B相断口1接线板：467u；接线板固定螺丝和接线板氧化严重，接线板松动，用手可以摇动，但连接螺丝以无法拧动，使用钢锯将其锯断，解体处理后后，回路电阻测试B相断口1接线板：48u，投运后测试正常。（7）变在测试中发现102开关A相上

12、装头有发热现象，最高表面温度46，正常相A相、C相：29， I=580A，相间温差：17K,相对温差：70，属于：一般缺陷。 多油断路器在测试中，热成像图谱十分明显。判断为多油断路器内部故障，属紧急缺陷。于是安排停电进行了试验，西山变3511故障相接触电阻比正常相高，但符合标准规定值，落下油箱后检查，发现上述两变电站3511开关均有故障，由以上实例可以看出，定期进行红外成像技术检测高压多油断路器及其连接板接头，可以及时发现并消除设备隐患，避免异常事故的发生，为断路器实行状态化检修提供有力的依据。对于少油断路器，从实例可以看出，在设备大修前、大修中，对全站设备进行红外成像技术测试非常有必要，对特

13、殊缺陷采取非常手段也是很有必要。断路器接线板发热重大、紧急缺陷21起，处理率100，内部发热5起，处理率100。以下是实际使用红外成像拍摄的缺陷图片：少油断路器动静触头接触不良少油断路器接线板发热 SF6断路器接线板发热真空断路器桩头发热 少油断路器软联接发热3、在变压器中的应用。（1）变1#所用变进行红外成像测试时，发现其低压侧中性点套管发热，A相：3.7，B相：3.5，C相：3.7，O相：77.6,I=30A，环境温度：-6，湿度：22%，相对温差：96.9%，相间差值：74.1K。按导则规定，属于紧急缺陷，立即停电处理，检查发现中性点引线烧得发黑，套管螺杆变形，由于测试准确，缺陷的到了有

14、效地控制，避免了事故的发生。（2）变1所用变进行红外成像测试时，发现其低压侧A相套管接头发热，A相：32，B相：31，C相：31，O相：31.2,I=20A，环境温度：26，湿度：31%，相对温差：86.5，相间差值：37K。按导则规定，属于重大缺陷，立即停电处理，检查发现引线接线板线鼻子烧得发黑，套管螺杆变形，由于测试准确，缺陷的到了有效地控制，避免了事故的发生。（3）变1主变110KV侧套管将军帽进行红外成像测试时，发现其A相、B相套管接头发热，A相：35.6，B相：34.6，C相：10，,I=420A，环境温度：-5，湿度：31%，相对温差：63.1，相间差值：25.6K。按导则规定，属

15、于一般缺陷，春检停电处理，检查发现将军帽黄铜连接处有烧得放电迹象，且氧化较严重，处理使用挂锡，在没有发热，由于测试准确，缺陷的到了有效地控制。（4）变1、2主变在红外成像测试中时，发现大箱沿体发热，最热处达到117，这是由于制造厂家在出厂时，没有处理好磁路造成的。 在变压器类测试中发现610KV所用变高低压接头发热4起，处理率100；发现110220KV变压器套管将军帽发热9起，处理率100；变压器套管接线板发热6起，处理率100；缺陷发现及时、准确，有效地控制了事故的发生，确保了变压器安全运行。所用变套管线鼻子发热 所用变低压侧中性点接头发热220KV主变将军帽发热银城变1、2主变大箱沿体发

16、热4、在高压电缆中的应用。（1）在对变（已退役）进行红外成像测试时，发现614户外1#杆电缆接线板B相发热，表面温度：A相=45，B相=136.2，C相=38，I=460A，环境温度=3，环境湿度=36%，相间温差=98.2，相对温差=89.1%。按导则规定，属于重大缺陷，我们采取了，跟踪测温的方案，每日在负荷最大时连续测温，经过十几次的跟踪测温，发热点表面温度呈上升态势，决定立即停电处理，处理时，发现614户外1#杆电缆接线板B相并口线夹引线断裂5根，载流量减小，其是发热的主要原因。（2）在对变进行红外成像测试时，发现6171#杆C相电缆出线接头处发热，A相：20，B相：20，C相：125，

17、C相相对温差：84%，I=300A，环境温度：-10，湿度：34%。按导则规定，属于重大缺陷，在连续7次跟踪测温中，其发热点表面温度，在负荷不变，升高趋势明显，停电进行处理，处理时，发现C相并口线夹引线断裂4根，其是发热的主要原因。（3）在对变进行红外成像测试时，1电炉变（6KV油浸电缆）出线电缆发热，电缆三叉头温度达169，电缆本体温度达112，电缆常年过负荷，判定为绝缘老化；按导则规定该类型的电缆运行时温度不大于65，属紧急缺陷。停电试验时，绝缘电阻最大值为610M，直流耐压至18KV左右时，击穿。（4）在对变进行红外成像测试时，发现3516A相出现电缆头第一片伞群上部连接处（1年以后在下

18、部发现又一点发热），一点发热，A相：94.8，B相：28.2，C相：25.9，I=75A，环境温度：29，湿度：30%，相间温差：68.9K，相对温差：103%。属于紧急缺陷，处理时发现交联绝缘烧坏达直径5mm，不断向周围扩散，主要原因是：电缆头在制作过程中引力管的位置过前，属于制作工艺问题。（5）在对变进行红外成像测试时，发现6121#杆出线电缆头A相发热，表面温度：A相=122，B相=12，C相=12.6，I=160A，环境温度=5，环境湿度=36%，相间温差=110，相对温差=106%。按导则规定，属于紧急缺陷，处理时发现6121#杆出线电缆头出线接头螺丝松动，表面氧化严重，这是发热的主

19、要原因。 （6）在对变进行红外成像测试时，612出线电缆整体发热，电缆表皮温度达47.5，三角叉也严重发热，I340A，电缆为185mm2三相铝芯交联电缆（满负荷为：279A），电缆过负荷，退出运行后，绝缘电阻两相小于50兆欧；直流耐压至1.2KV左右时，击穿。电力电缆在红外成像技术检测种，发现由于过负荷造成的电缆损坏2起，处理率100；电缆接线板及并口线夹发热重大、紧急缺陷7起，处理率100；电缆头由于制造工艺问题，造成电缆绝缘损坏2起，以处理率100；由于我们测试准确，在测试中积累了一定的经验，制造工艺和过负荷造成电缆发热是主要因素，在这方面应引起我们高度的重视。高压电缆接线板级并口线夹发

20、热 电缆过负荷三角叉发热35KV电缆绝缘烧损缺陷高压电缆严重过负荷发热6、在其它设备方面中的应用。（1）在对变进行红外成像测试时，发现1#主变35KV侧B相靠母线引线夹“T”型接头发热，表面温度：A相=25，B相=84.1，C相=24，I=120A，环境温度=21，环境湿度=32%，相间温差=60.1，相对温差=95.2%。按导则规定，属于紧急缺陷，处理时发现1#主变35KV侧B相靠母线引线夹表面氧化严重，线夹螺丝松动，铝包带有较大的影响。（2）在对变进行红外成像测试时，发现3#主变2203开关与甲乙刀闸引流B相靠母线引线夹“T”型接头发热，表面温度：A相=8，B相=56.2，C相=8.6，I

21、=360A，环境温度=6，环境湿度=31%，相间温差=48.2，相对温差=96%。按导则规定，属于紧急缺陷，处理时，发现3#主变2203开关与甲乙刀闸引流B相靠母线引线夹“T”型接头氧化严重，打开后表面有一层较厚的白色氧化物，回路电阻测试比其它两相有较大的升高，处理后正常。（3）变1115阻波器B相内避雷器发热，A相：34.59，B相：89.67，C相：35.1，I=215A，环境温度：28，湿度：29%，B相表面温差最大超出55.08K，属于紧急缺陷。停电处理时发现，B相避雷器绝缘电阻35M，绝缘电阻较低，泄漏电流无法进行，已损坏。（4）变2201CT变比接线板发热，A相：72.1，B相：3

22、2.5，C相：35.1，I=275A，环境温度：28，湿度：31%，表面温差最大超出39.6K，相对温差：89.8属于紧急缺陷。停电处理发现内部连接螺丝松动，造成变比连接板发热。（5）变101小车刀闸出线套管底座发热、110KV郝家川变1主变601穿墙套管铁板发热；变101电抗器出线套管底座、110KV郝家川变601穿墙套管底座由于有环流存在，造成网门发热，龙川变101电抗器出线套管底座没有隔磁缝，是造成环流地原因；110KV郝家川变601穿墙套管底座由于有环流存在，其在隔磁缝上刷了冷渡锌，使面部接通造成环流发热，再者601母线桥是封闭式的，其散热不良，也是造成发热地原因之一。（6）变101电

23、抗器网门上接头发热，发热点：57.6，检查发现网门一侧没有接地，门子关闭时造成虚接，处理：连接了接地线，消除了发热。（7）变33201刀闸到1主变T型线夹发热，A相41，B相42；正常相C相30，电流293安。属于一般缺陷。（8）变2215阻波器A相下接线板处发热，A相 48。正常相B、 C相31，电流310安。环境温度27，湿度：31.5，相对温差：81，相间温差：17K，属于一般缺陷，在线路停电时进行了处理，发现氧化导致接线板发热。（9）变进行了红外线成像测温，在测试中发现3513电容器组C相电容器II靠放电刀闸侧放电线圈本体有发热现象，室外环境温度为：14、环境湿度为：23； 3513电

24、容器组并联运行于35KVI段母线，负荷电流：90A；3513电容器组C相电容器II靠放电刀闸侧放电线圈：C相表面温度：41.2，A相表面温度：16，B相表面温度：15.6，相间温差：25.6K，相对温差：94。属于重大缺陷。在进行红外成像检测还发现的缺陷，由于发现及时，使事故得到了有效地控制，避免了缺陷的扩大，防止了事故的发生。 阻波器接线板发热 阻波器内避雷器发热母线“T”型接线板发热 引线“T”型接线板发热穿墙套管无隔磁缝发热 穿墙套管隔磁缝短接后发热网门接地不良发热 220KVCT变比接线板发热放电线圈本体发热 线路接线板发热二、存在的问题及今后发展的方向。红外成像技术目前在电力系统变电

25、站电气设备和输配电线路的检测中应用已十分广泛，我公司已应用14年，在工区也应用了8年，积累了不少经验，也检测出了不少缺陷，为设备的健康运行提供了安全保障，但仍然存在不少问题，找到问题，就找到了下一步的工作出发点。1、在变2主变负荷和1变相同的情况下，上层油温总比1变高，且负荷增大上层油温也比1变增大很多，带不动负荷，进行红外成像检测时，两台变压器相间温差达12K，随感异常，但没有引起我们足够的重视，随即的春检中，检查发现其散热器油泥太重，散热太差造成发热，进行冲洗后，恢复正常。2、变秋检中，预防性试验发现35KVI段A、B相tg严重超标准，A相：16.5，B相：21，顶盖皮囊内有水，并缺油，我

26、们在红外线成像技术检测中，发现I、IIPT温升有些异常，但没有引起我们的高度重视，一个月后秋检，电气试验发现，没有造成重大损失，值得我们认真的思考。说明我们对设备内部缺陷检测故障性质还不能准确的判断和定性，测试中不能完全排除各种干扰因素对红外成像技术检测结果的影响，故，这方面仍需继续努力探索。3、变春检中，预防性试验发现101 B相BLQ1mA电压下75%泄漏电流达450uA，在这之前的红外线成像技术检测中，也没有发现这一缺陷。这说明对金属氧化锌避雷器的红外成像技术检测，相间温差掌握较差，导则上规定，金属氧化锌避雷器相间温差超过2K，即为缺陷，而我们在这方面缺乏检测经验，故，这方面仍需继续探索

27、。4、红外检测受天气的影响，变2218甲刀闸A相靠开关侧握手发热，测试时间：2005年7月16日15：12分，环境温度：32，湿度：31.5，A相：86.5，B相、C相：41，I486A，跟踪测试：晚上21：31分测试，环境温度：21，湿度：34.7，A相：56.4，B相、C相：29.8，I475A，17日早上7：50分测试：环境温度：19，湿度：36.7，A相：54.4，B相、C相：29.6，I481A，以后，在早晚太阳出来前和中午、下午太阳直射下我们跟踪了数次，太阳直射下设备表面温度会产生附加温升，使检测出现虚假现象；2006年4月8日13：30分，变测温，检测出3511出线1杆A相接头有

28、发热现象，A相表面温度：134，B相表面温度：18，C相表面温度：17.9，相见最大温差：116.1K。3511负荷I270A，20：30分跟踪测试，天气在下午出现大风（估计有56级），A相表面温度：37，B相表面温度： 8，C相表面温度：8.7，相见最大温差：19K。3511负荷I270A，风力（风速）会影响设备表面对流散热，风速越大，对流散热越多，给测试带来一定困难；在今后的工作中，应关注环境温度、天气变化、太阳光线照射、背景辐射等方面加大总结力度。5、红外线成像检测技术在今后应当成为设备状态维修的重要手段之一，为设备状态化检修提供重要的参数。四、总结。电力设备缺陷有随机性、阶段性、隐蔽性

29、和多样性，实践告诉我们，在负荷高峰时期、负荷突变时期、电气设备电气试验异常时期，应加大红外成像技术检测；红外成像技术能对电气设备进行实时带电检测，可以发现定期试验所不能发现的设备缺陷、故障。但目前从我们掌握的红外成像检测技术水平来看，还不能对所有设备的内部缺陷、故障做出准确判断。故，应将定期试验和红外成像检测相结合，才有利于电气设备内部缺陷、故障的诊断。根据存在的问题加强改进、学习，使检测工作细致化，可靠性不断加强；加强红外诊断质量管理程序管理。总之，在红外成像技术检测方面，今后的路还很长，我们在不断学习、不断总结、不断发展中成长，为电气设备预防性周期的延长提供保障，为状态化检修提供可靠的依据。四参考文献：1 带电设备红外诊断技术应用导则（DL/T-664-1999）。 第 13 页 共 13 页