变电站红外测温的应用

摘要: 变电站电气设备的管理，通过红外测温技术的应用，可有效掌握设备在正常运行状态下的发热规律及其表面温度场的分布和温升状况，结合各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传导热能的途径，就能较好地对设备有无内部或外部故障进行诊断。

关键词：红外测温；发热；操作；环境

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一、电气设备发热及原因

电气一次设备，以及它们与母线、导线或电缆之间的电气连接部位，常常因某种原因产生发热，严重时将影响变电站的安全运行，应该引起我们的重视。

电气设备工作时，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁心损耗发热等3种热源。电气设备的热故障可分为外部故障和内部故障，长期暴露在大气中的各种电气接头因表面氧化而接触不良，是电气设备的外部故障。而封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路和绝缘介质劣化等，依据传热原理，从电气设备外部显现的温度分布热像图，可以判断为内部故障。

众所周知，金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。根据Q=I2Rt，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻由于热效应而相应增大。电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，将使接触面的温度超过熔点而熔化。

当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。导体之间接触面的接触电阻，除与环境温度和接触压力等因素有关外，还与接触面的材料、接触表面粗糙程度、接触面积的大小、接触表面氧化程度和接触压力等因素有关。如设备的导体与引线的接触面由于压接不紧或接触面较小，在通过一定电流时产生发热。发热后加速了接触面的氧化，使接触电阻增大；接触电阻增大后使发热更严重，导致接头处严重过热，造成接头烧坏或熔断。可见，电气设备的局部发热，若不及时发现和处理，发热点会逐步扩大，可能会导致严重后果。

二、案例分析

根据在变电站多年的运行经验及开展红外测温实践，进行案例分析如下：

（1）根据各相温差及时发现缺陷的实践。值班工作中，高峰负荷时要进行普测，某35KV出线负荷侧隔离刀闸（GW5-35）开关侧：U相为26℃，V相为25℃，W相51℃，相间温差很大，判断W相接头有缺陷。后来用旁母带出负荷检修，发现压接导线板螺丝松，造成接触不良而发热。

（2）主变压器套管内部严重缺油故障实践。由于高压侧套管比较高，如不仔细观察，很难从窄玻璃管处观察到油位显示，在巡视设备时，发现2#主变高压侧电容套管油位显示三相基本相同，负荷高峰时测温，从热像显示U相套管严重缺油。经检修部门核实，停电检查与热像诊断相同，油位显示管油位系假象，排除一起事故重大隐患。

（3）避雷器受潮异常实践。6月份某天,在对110KV东段PT避雷器测温中，发现避雷器两端温度低，接近0℃，中部温度有6.17℃，这种热分布异常引起了值班员注意,通过进行带电测试电导电流为660uA,而3月份预试时测试的电导电流值仅为107 uA,汇报生技部门后,第二天测得为766uA，决定停运检修，测得它的绝缘电阻为16MΩ，1mA的直流压降为19kv，说明该避雷器已严重受潮。此次红外热像监测避免了一起避雷器爆炸事故的发生。

（4）设备连接正常发热实践。在一次对运行中的电流互感器测温时，发现U相接头螺帽处温度达89℃，怀疑是螺帽松动造成接触不良引起的发热，停电处理时发现螺帽紧固，没有发现故障原因，经过对热成像图进行分析，发现为互感器内部缺陷引起发热。经解体发现其内部接头已烧损。

三、测温数据分析

一般检测时环境温度不低于5℃，相对湿度不大于85％，天气以阴天、多云为宜，最好在夜间进行，在室内或晚上检测时应避开灯光直射，宜闭灯检测。应尽量避开视线中的封闭遮挡物。检测电流致热设备，最好在高峰负荷下进行，否则，一般应在不低于30％的额定负荷下进行，同时应充分考虑小负荷电流对测试结果的影响。

精确检测时除了满足上述要求外，还应满足；风速一般不大于0.5 m/s；设备通电时间不小于6h，最好在24h以上；检测期间天气为阴天、夜间或晴天日落2h后；被检测设备周围应具有均稳衡的背景辐射，应尽量避开附近热辐射源的干扰，在某些设备被检时还应避开人体热源等的红外辐射；避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作。

实际工作还应注意的问题有：

（1）记录测温部位温度数据后，应打开后台机查对测温设备当时的实际负荷电流，正确填入测温记录本中的各项，如：环境温度、额定电流、运行电压、实际位置等。根据站运行曲线分析高峰时段，一般在负荷高峰时进行。

（2）正确掌握所用测温仪器，严格按照说明，选择被测设备的辐射率，如金属材料氧化对被测设备辐射率的影响等。

（3）在环境温度变化、负荷增加等情况下，还应增加测温次数和检查导体接触面的项目。

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四、结束语

在实际红外测温过程中，值班人员除了解设备性能状况，会对发热原因分析外，还应严格遵守气候条件、熟悉掌握红外测温设备使用环境、操作规范以及一般检测和精确检测的要求，正确的对所测的数据进行判断分析。