浅谈红外测温与探伤技术结合诊断缺陷的应用

浅谈红外测温与探伤技术结合诊断缺陷的应用

郑晓敏

深圳供电局有限公司  广东省深圳市      518000

摘 要：随着电力设备故障诊断技术的不断发展，红外技术也日臻成熟。电力设备的带电红外诊断具有不停电、非接触、直观、应用范围广等特点，是保证电力设备安全、经济运行的重要措施。本文介绍了红外测温技术的诊断方法及优缺点，并具体介绍了结合其他技术分析缺陷内因的案例。

关 键 词：红外测温 缺陷诊断 X光探伤 紫外探伤

1引 言

电力系统的供电可靠性是电力部门的重要指标之一，在停电窗口趋紧的形势下，电力设备的维修方式正在逐步转变，传统的定期停电预防性试验已无法满足供电可靠性的需求，而红外测温技术可以检测运行中带电设备的发热缺陷，大大地减少了停电预防试验的时间。

2 红外测温技术诊断方法

运行中的电力设备，无论是载流设备中电流效应引起的发热（电流致热），还是反映设备内部介质损耗的电压效应引起的发热（电压致热），故障区域的温度都将发生显著变化，并向周围环境辐射红外线。常用红外测温技术诊断设备缺陷的方法有以下几种：

2.1表面温度判断法

根据测得的设备表面温度，结合检测时环境气候条件和设备的实际负荷，正常运行中可能会出现的最大负荷，以及设备的额定负荷等进行分析判断。

2.2相对温差判断法

相对温差是指两个对应测点之间的温升之差与其中较高温度点的温升之比的百分数，公式表示如下：

式中：τ₁和T₁——发热点的温升和温度

τ₂和T₂——正常相对应点的温升和温度

T₀被测设备区域的环境温度—气温

主要适用于电流致热型设备，特别是对于检测时电流较小，且按2.1未能确定设备缺陷类型的电流致热型设备。

2.3同类比较判断法

同类比较法是指在同类设备之间进行比较，对同类设备的对应部位温度值进行比较，可以容易地判断出设备是否正常。在使用同类比较法时，要注意三相设备同时产生发热故障的可能性。同类比较法对电流致热设备和电压致热设备都适应。

2.4图像特征判断法

主要适用于电压致热型设备。根据同类正常状态和异常状态的热像图，判断设备是否正常。应尽量排除各种干扰因素对热像图的影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。

2.5综合分析判断法

主要适用于综合致热型设备。对于油浸式套管、电流互感器等综合致热型设备，当缺陷由两种或以上因素引起时，应根据运行电流、发热部位和性质，结合3.1～3.4的判断方法，进行综合分析判断。对于因磁场和磁漏引起的过热，可依据电流致热型设备的判据进行判断。

3 红外结合其他技术的缺陷诊断

3.1常见红外缺陷

在日常红外测温工作中，常见的典型缺陷通常为各种裸露的电气接头部分, 如线夹、穿墙套管接头等。对于电力设备的内部故障发热，无法采用热像仪直接观察、确定故障的具体位置，只能通过获取设备表面的热分布图加以判断。通常造成设备内部故障原因如下：

1）设备内部电气连接或触头接触不良，引起的电流热效应。

2）内部介质损耗增大引起发热。

3）内部电压分布不良或泄漏电流过大引起发热。

4）内部绝缘老化、受潮、缺油或涡流引起（铁损增大）发热。

在红外定位的基础上，通常需要结合其他技术手段的辅助分析，才能确定发热故障的内部原因。

3.2结合X光探伤技术的缺陷诊断

3.2.1 X光探伤技术

X光探伤是指利用X射线能够穿透金属材料，并由于材料对涉嫌的吸收和散射作用的不同，从而使胶片感光不一样，预试在底片上形成黑度不同的影像，据此来判断材料缺陷情况。

3.2.2 案例分析

2018年3月16日，班组在110kV某站进行红外检测时，测得110kV公楼Ⅰ线靠电缆侧气室存在温度异常。发热异常气室最高温度为32.7℃，正常气室温度为27℃，其最大温差为5.3K，超过标准值2K。对其进行X光测试检查，发现电缆气室里B相电缆头两颗螺丝出现明显松动。后进行开盖检查，发现B相输电线路电缆头导体的4颗连接螺栓有2颗未紧固。

图1 气室异常发热 图2 X光图像

3.3 结合紫外探伤技术的缺陷诊断

3.3.1紫外探伤技术

紫外探伤是检测电晕放电及支柱式绝缘子等的微观裂纹的有效手段。对于电晕放电，紫外电子光学探伤仪的原理是将肉眼不可见的紫外光转化为可见光波段，并放大两万倍，从而可以清楚地观察到电晕放电的形状，强度和位置。对于支柱式绝缘子上的微观裂纹，在高电压的作用下能产生很强的畸变电场，达到一定强度能产生放电发光现象，通过紫外电子光学探伤仪能清楚地观测到因裂纹而产生的放电发光。

3.3.2案例分析

试验人员对500kV某站500kV 1M 5117地刀、等4组地刀共（12相）进行带电测试，发现其中有9相支柱瓷瓶顶部与金属帽连接处存在发热情况，且发热地刀中7相有紫外放电反应。经红外和紫外图谱观察可发现，500kV母线接地刀闸发热及紫外放电现象普遍存在，且均在刀闸同一部位。地刀放电部位和地刀最热点吻合度较高，可以认为刀闸发热为放电引起。使用光学望远镜观察发热部位，发现热点处封胶普遍存在脱落或破损。封胶会在破损部位产生坑洼，影响刀闸顶端电场分布，并在场强较高处产生放电。

图3 封胶脱落导致发热

3.4 红外测温工作当中的几点建议

归纳日常红外发热缺陷的类型及趋势，提出以下几点建议：

1）对低负荷状态下检测的发热设备应特别重视。由于检测周期非固定，对于同一发热缺陷，在负荷高峰期与低谷期检测判断其严重程度是不同的，低负荷状态下是一般缺陷，高峰期则是严重缺陷。

2）对检测中严重发热的缺陷，应注意对缺陷设备的解体分析。

3）对定期开展的红外检测进行留图存档，并收录所有红外缺陷报告及相关发热照片，根据设备的状态趋势有针对性及目的性地进行检修。

4结语

红外诊断技术对运行设备的热缺陷提供了具体准确的数据，也为我们做出判断提供了科学依据。对红外热像图的观察和分析，是指导设备检修，保证安全发供电的有效手段，而结合X光、紫外、机械波探伤等技术手段则帮助进一步探究发热缺陷的内部原因。

参考文献

[1]王晨.红外测温诊断影响因素分析[J].电力安全技术，2015（6）.

[2]张忠蕾.电力设备红外测温诊断分析及故障判断[J].数字技术与运用，2012(10).