红外测温技术在判断电气设备热故障中的应用研究

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　　摘  要：随着社会经济的不断进步，人们的生产和生活中对电力的需求越来越大，对电力系统供电运行的稳定性也有了更高的要求。电气设备工作的状态是不是良好对系统运行稳定有较大的影响，通常设备在运行过程中由于受到多因素影响，会出现设备热故障问题，而为了能够较好地解决，利用红外测温技术监测设备使用的温度状况，能够及时的发现隐患，并有效检修，这样才能够更好的保证电力系统稳定运行。
　　关键词：电气设备;热故障;红外测温技术
　　中图分类号：TN219 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）17-0171-02
　　Abstract： With the continuous progress of social economy， there is an increasing demand for electricity in people's work and life， and there are higher requirements for the stability of power supply operation of power system. Whether the working state of the electrical equipment is good or not has a great impact on the stability of the operation of the system， usually due to the influence of many factors， the thermal failure of the equipment will occur， and in order to better solve， the use of infrared temperature measurement technology to monitor the temperature status of equipment， can timely find hidden dangers， and effective maintenance， in order to better ensure the stable operation of the power system.
　　Keywords： electrical equipment; thermal fault; infrared temperature measurement technology
　　近些年来红外测温诊断技术得到了较好的发展，在电力系统设备的监测诊断中得到了推广应用，进一步提高了电气设备运行的可靠性，为电力系统的良好运行做出了较大的贡献。
　　1 电气设备出现发热情况的原因
　　在使用电气设备的过程中，由于受到多因素影响可能会出现发热的情况，比如电流、电阻、电压以及介质损耗等。在电气设备故障问题中，其中发热故障出现的概率要大一些，而由于设备温度上升引起设备的绝缘性能降低、变形等，都会对电力系统的正常运行产生损害。从物理学定律的角度看，电气设备出现发热情况主要看设备电路中的电流以及电阻，如果电气设备在正常运行的状况下发生电流增大，通常原因是出现短路或者是增加了负荷。而线路中出现电阻增大通常存在的原因有导体之间存在不平整的接触面、电流有局部增加等。另外，涉及到设备其他方面的缺陷，比如设计不当，使线路在连接后出现电阻过大的情况，因而使电气设备发生热故障。还有變压器如果出现铁损，使其绝缘性能下降，因而造成电流增加，使设备运行出现发热情况。
　　2 电气设备热故障的种类
　　电气设备出现热故障的种类通常有内部故障和外部故障，内部故障是由于设备内部出现热传导，使设备表面的温度上升，进而改变了设备中温度场的分布，使设备出现热故障。外部故障的表现通常是设备出现局部发热，比如介质损耗或者是连接件中出现短路状况。
　　2.1 内部故障
　　内部故障的表现通常有绝缘性能、介质问题、电气回路以及绝缘油问题。电气回路如果出现触头接触不良就会导致设备出现热故障，比如由于导体焊接存在问题而引起设备故障。在高压电气设备中，由于绝缘材料的性能发生变化而增加了介质的损耗。损耗增加后，材料的温度上升，绝缘性降低，时间一长就会出现变压器热故障。另外，如果电气设备中的绝缘材料受到长期高电压的影响使电流出现泄漏，而且绝缘材料老化其泄漏的就会增多，因而会出现发热故障。属于绕组回路的电气设备由于存在设计方面的不足，运行中出现磁漏等问题就会使铁损增加，从而使变压器设备出现发热情况。再者，绝缘油泄漏问题会使设备的散热性变差，绝缘性降低或者电流泄漏都会使电气设备的温度上升而引起热故障。
　　2.2 外部故障
　　电气设备的外部故障主要是指设备的局部能够从表面观察看出故障，像导线外漏出现接地短路或者说电力设备运行由于环境状况较为复杂，引起导体接触不良，从而出现的热故障。另外，高压电气设备运行过程中，其连接回路由于氧化、灰尘等问题的影响会使电阻增加，从而造成设备热故障。
　　3 无源无线测温技术使用
　　 电力系统运行的设备由于长时间处在高负荷、高压的状态下，接触点的温度会大大升高，其热故障的出现有可能会引发电力安全事故，对生命财产安全产生非常大的危害。在科技不断发展的过程中，传感器设备的应用领域逐渐拓宽，在电气设备运行中，测温技术被逐渐的应用其中，利用传感器感应取电，因而无源无线测温传感器得到广泛应用。一般电气设备在过负荷运行或者是出现接触不良情况时，会导致设备出现温度过高的问题，长时间下来就会影响绝缘性能，出现故障，从而影响电力系统的正常运行。因此，实时掌握设备运行的温度非常重要，通过在线监测，如果设备温度大于设定值时，就会出现警示，告知工作人员及时查找原因，并采取有效的措施处理热故障。无源无线测温技术就是利用传感器在线监测设备运行温度，由于自身体积小且安装便捷，在电气设备运行中能够快捷准确的得到监测点的实时温度，确保电气设备在运行过程中不会因为温度过高而出现热故障，影响电力系统运行的正常。 　　4 红外诊断技术方法
　　4.1 表面温度判断法
　　利用红外测温仪对设备的表面温度进行检测，严格的执行有关技术标准，对电力系统运行中的高、中压设备的绝缘介质、导体材料以及设备表面的温度进行定值设置，进一步明确设备使用中的安全温度，对设备运行的相关情况进行掌握。这种测温诊断技术主要是用来检测由于电磁设备的铁损或者是电流发热效应造成设备温度上升问题，可以对设备运行的状况进行判别，这样能够在一定程度上预见设备可能发生的故障。
　　4.2 相对温差诊断法
　　电力系统的设备在运行中存在工况差异，而为了能够应对设备运行工况不同引起的故障问题，使用的红外测温技术主要是相对温差诊断法。比如电气设备处在气候温度较低的环境中运行，设备出现故障时的表面温度有可能并没有达到设定的标准值，然而从以往的经验中看出，由于外部环境气温的影响，电气设备在此种状况下可能已经出现故障或者说存在故障隐患，如果外部的环境温度有所升高，设备出现故障的概率增大，系统运行就会受到影响。同类型的电气设备在运行工况相同的条件下，使用相对温差诊断法，与电气设备正常运行状态进行比较，对检测设备的温度差异进行计算，当差异超过35%时，说明诊断的设备存在隐患，需要持续进行跟踪，以便及时检修设备。
　　4.3 同类比较法
　　这种诊断方法主要是用于对同类的电气设备进行诊断检测。包括同回路型电气设备以及同设备的三相问题，所处的工作环境以及工况大致相同。测温时分纵向比较和横向比较，对于同类型设备的相同位置点，检测其温度值，以直观的方法检查电气设备运行的实际状况是不是正常的。
　　4.4 历史档案分析法
　　这种诊断方法最主要的是将设备监测到的相关数据与其历史记录数据进行比较，然后判断设备的运行状况。电气设备如果具有较为复杂的结构时通过这种诊断方法能够很好的进行检测。通常历史数据资料要充分的完善，而且以数据能够对设备的热故障出现规律进行较为便捷的分析，预见设备故障，及时进行故障隐患排除。
　　5 实际应用
　　5.1 接触热故障诊断分析
　　5.1.1 红外测温过程。某电力企业的220kV变电站中，在一次进行红外测温诊断时，检测出一组电容器发生温度异常情况，进行红外测温得出的结果是电容器组的母排过热，设备局部温度最高达到60度，而外部环境的温度是26度，两者之间产生34度的温升差，与相关规范中规定的温升极限标准存在一定的差值，然后工作人员将电容器保险丝和母排连接处做了红外成像，检查出连接处温度值过高，于是利用红外图谱在分析软件中进一步研究。
　　5.1.2 图谱红外分析。从红外分析图中可以看出，电容器熔丝与母排连接处的温度在整个图谱中是最高的，显示为61.5度，而与其相邻的两边连接处温度差值较大，分别为36.5度和38度，根据相对温差测温诊断方法进行有关计算，得出温度异常点与正常温度的相对温差，电容器保险丝与母排连接处分别得出的相对温差是67%和64%，根据有关红外诊断规范中对设备异常的检测依据，设备连接处的温度规范值相比，热故障的出现属于红外测温的一般异常。
　　5.1.3 異常处理。电气设备检修工作人员在检查过程中发现，电容器组中某电容器保险丝和母排连接处的螺丝有了较为严重的磨损情况，而且母排在长时间工作的状况下，表面和空气发生相应的反应，从而出现氧化膜，这样就会使两者之间的连接出现接触不良状况，电阻增大而使设备出现过热的问题。因此，要相应的更换电容器保险丝，同时对母排连接处位置进行打磨。后通过红外测温技术进行了再次诊断，发现并没有再出现设备使用过热的情况。
　　5.2 设备老化发热问题
　　5.2.1 红外测温过程。工作人员对220kV变电站进行红外测温的过程中发现，有母线电磁单元的局部出现过热问题，温度大概达到34度，与电磁装置其他部位的温度相比差7度左右，电磁装置二次端子盒温度大概也达到31度，与其他部位温度相比差4度左右，而检测过程的外部环境温度是26度，按照红外测温诊断规范的标准要求，电气设备出现异常故障，接着就需要进行停电试验检测。
　　5.2.2 返厂试验。相关技术人员对设备进行解体后返厂进行试验检查，对母线电磁单元进行高压试验以及油检验，然后发现电容器、变压器以及油检验都没有问题，而是中间变压器的绕组阻尼出现异常情况，进一步检验得出阻尼器电容劣化，从而使电磁单元出现过热情况。变电站中母线电磁单元的二次端子盒出现进水问题，使其受到潮湿环境的影响出现锈蚀问题，进而使电流出现泄漏，使其局部出现过热情况。另外，电容器绕组阻尼件由于受到元件老化问题，使得器件运行中通过的电流出现猛增情况，这样电压互感器电磁单元才会出现局部过热的情况。
　　6 结束语
　　在电力系统设备运行的过程中，电力企业需要加强对相关设备的红外测温诊断，以便能够及时的发现设备热故障隐患，这样检修人员才可以及时的采取有效的维护措施，使电力系统设备能够正常运行，保证电力企业的良好发展。
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