基于红外测温的变电站电缆缺陷分析与处理

基于红外测温的变电站电缆缺陷分析与处理

石小舟

国网四川射洪市供电有限责任公司 四川省射洪市 629200

【摘要】电力电缆在电力传输过程中发挥着非常重要的作用，一旦发生故障就会导致大面积的停电和电缆烧毁等严重后果，造成重大的经济损失。为了保证电力系统的安全、稳定、可靠运行，及时掌握电力电缆的运行状态，提前发现电缆可能存在的问题，迅速有效地排除电缆故障就显得尤为重要。红外测温是带电检测的有效手段之一，如何通过红外测温结合其他有效手段发现设备的异常，提升故障判断的准确率，是目前红外测温领域发展的重要方向。本文通过案例探讨如何利用红外测温发现变电站电缆缺陷，并对缺陷进行处理。

【关键词】红外测温；电缆缺陷；处理

引言

红外检测技术是一种在线(不停电)检测技术，通过吸收物体向外辐射出的红外热能，并将其热像显示在荧光屏上，准确判断出物体表面温度的分布情况，从而检测出设备细微的热状态变化，准确反映设备的发热情况。红外检测技术能对电气设备的早期故障缺陷及绝缘性能做出可靠的预测，使传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修。红外检测技术具有不接触、不抽样等特点，并能快速、准确地对电气设备进行实时在线检测，因此备受国内外电力系统行业的重视，得到了快速发展。

1.红外测温注意事项

在现场进行红外测温时，为了能有效地测量设备的温度分布，应注重考虑下述问题。

（1）气象条件。在太阳光直射下，或在强风、下雨、下雾的天气，是不能正确测量设备温度的，因此，应在阴天、气温恒定的日子里进行测量。

（2）测量时间。在相同气象条件下，早晨和傍晚的设备表面温度比中午更稳定，此时测量更好。但是，对于通电电流大等过热现象显著的情况，可根据相应目的，权衡气象条件及通电条件来选定测量时间。

（3）测量位置。测量位置应选定在以往的测量部位或相近部位。若是首次测量，则应设定能大范围测量被测设备的最佳位置，以后的定检则在同一位置进行。

（4）判断方法。一般采用对比判断法，如对于在空气中使用的断路器等设备，以周围温度、通电电流、设备温度等作为参考值，可作相邻的横向比较和本身不同部位的纵向比较。对于气体绝缘设备，由于设备结构上的原因，测量的是各单元及进、出线的连接，红外成像显示应无异常温升、温差和相对温度。分析时应考虑测量时及前负荷电流的变化情况。

（5）检测周期。红外检测周期包括周期性检测和精确检测两类。周期性检测是指有计划、有组织和全面性的红外检测，将带电设备中存在的热源进行“正常”与“异常”的分离。精确检测是对普测中分离出的异常部位编制计划、开展监测直到隐患消除后验测合格，及设备修理前后的对比检测和新设备投运后的初测。对某些设备的检测也可根据实际情况结合春检、定检进行。

2.基于红外测温的变电站电缆缺陷分析与处理案例

2.1案例一

2.1.1故障发现

2018年6月6日晚，110kV某变电站10kV某开关柜后柜门处有放电声音。前往变电站后对该开关柜观察后，明显听见后柜门内部有间断放电声。因柜内观察窗狭窄、柜内设备拥挤等情况，无法确定放电声位置。

2.1.2利用红外测温技术快速查找故障点

试验人员随即利用红外热像仪通过开关柜观察窗观察，发现电缆头B像根部有发热现象。与正常相别相比，温升5.7k。

2.1.3故障原因及处理

根据缺陷部位与放电现象分析，此次放电原因是因为电缆头制作工艺不良，致使电缆接头处的金属屏蔽层不能有效接地，致使电缆接地电阻过大，形成高感应过电压，严重时可致使电缆部分绝缘击穿，引发电缆故障，造成很大的社会影响。此缺陷属于危机缺陷，应立即停电检查，更换电缆头并对电缆进行试验合格后方能送电。

2.2案例二

2.2.1缺陷情况

（1）红外测温情况

某供电公司所辖某220kVGIS变电站主变至110kVGIS气室为电缆接线，该设备于2014年9月出厂并投运。2018年9月5日，工作人员对该变电站进行专业巡视时，红外测温发现该主变110kV出线侧电缆接地箱及电缆接地引线存在异常发热情况。

接地箱盖板上最高温度达到85摄氏度，而正常电缆接地箱温度仅为32摄氏度左右；同时，B相电缆接地引线温度高达73.5摄氏度，A、C两相分别为68.0和69.2摄氏度，相间温差达到5.5摄氏度。按照《带电设备红外诊断应用规范》要求，以护层接地连接为中心的温差为5~10度时，可能存在接地不良的情况，此外，从图片可以看出，有明显的不均匀热像，也印证了这一情况。

（2）感应电压和接地电流测试

对电缆进行电缆护层电流、感应电压检测，B相感应电压数值高达665V，A、C两相感应耐压数值也达到374V和440V，严重超过规定值50V。

《电力电缆及通道运维》规程中有如下要求：

5.2.12b）单芯电缆的金属护套或屏蔽层在线路上至少有一点直接接地，且在金属护套或屏蔽层上任一点非接地处的正常感应电压应符合下列要求，1）在未采取能防止人员任意接触金属护套或屏蔽层的安全措施时，满载情况下感应电压不得大于50V；

5.4.3g）金属护层接地电流绝对值应小于100A，或金属护层接地电流/负荷比值小于20%，或金属护层接地电流相间最大值/最小值小于3。

根据以上分析，推测电缆接地引线存在接地不良现象，且金属连接部位发热严重，为进一步验证，应打开接地箱盖板进行检查。

（3）带电验证

检修班组人员到现场对接地箱盖板进行了拆除，并对再次对其进行了测温。B相电缆金属连接部位温度高达320.0摄氏度，A、C两相温度分别为251.9，272.5摄氏度；温度远远超过130摄氏度，属于危急缺陷。

拆除后，电缆护层接地线接头处热缩套脱落，绝缘局部受损，铜排表层严重氧化，过电压保护器外部瓷套已经开始有裂纹。

（4）进一步检查

为进一步查找原因，工作人员对GIS进线侧电缆接地箱进行了检查，进线侧电缆也通过过电压保护器接地，即该110kV电缆两端均通过过电压保护器接地，无直接接地点，形成了悬浮电位。

2.2.2缺陷紧急处理

电缆接地箱的购买需要一定的时间，由于发热点温度过高，为及时消除缺陷，2018年9月6日，检修人员先对其进行了临时带电处理，通过接地线直接进行了接地，临时接地后，9月7日工作人员再次对府112出线接地电缆引线进行测温，温度降到了30摄氏度左右。

2.2.3停电检查处理

2018年10月9日，检修班组对其进行了停电处理，更换了电缆接地箱。

主变出线侧电缆接地箱铜排表层严重氧化，过电压保护器外部的瓷套已经粉化脱落。

由于拆除地线需拆除C相铜排连接片，在拆除过程中，过电压保护器直接断裂，可以看到断裂处有明显灼伤痕迹。

2.2.4原因分析

根据解体检查情况，结合红外测温及其他带电检测情况，可认定该判断该110kV出线侧电缆终端发热导致损毁的原因如下：

（1）设备安装过程中，未严格按照图纸进行施工，导致电缆两端无直接接地点，或者是设计过程中的失误。

（2）110kV电缆两端均通过过电压保护器接地，无直接接地点。由于接地回路悬浮，产生的感应电压损坏过电压保护器绝缘，造成了过热。

（3）测温过程中不够仔细，未及时发现电缆接地箱异常情况。

3.结语

通过实例分析，说明红外热像巡检可以方便、快速的发现设备隐患，是电压致热型设备故障诊断的一种重要辅助手段。红外测温在电压致热型设备故障诊断中起着重要作用，能够在不停电的情况下，结合其他带电测试，提早的发现电压致热型设备的隐患，为电力系统的状态检修和状态评价提供依据，预防电力设备故障的发生。

参考文献：

[1]国家电网公司．Q／GDWl168—2013输变电设备状态检修试验规程[S]．北京：中国电力出版社，2013．

[2]中国电力企业联合会．DL／T664—2008带电设备红外诊断应用规范[S]．北京：中国电力出版社，2008．

[3]国家电网公司．电力电缆及通道运维[S]．北京：中国电力出版社，2013．