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红外探测在电气设备上的应用探索与实践

摘要：本文根据有关热缺陷的形成机理，参照GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》的规定，并结合多年来的研究成果及大量的检测实例，对电气设备内、外部热缺陷的特点及形成原因进行了分析探讨，同时对外部热缺陷的现场诊断提出了划分标准，并进行了量化，使红外测温更加直观，更加简单，为红外工作者现场诊断提供了依据。
    关键词：温升温差一般性热缺陷严重性热缺陷危险性热缺陷
    红外诊断技术是一种诊断电气设备和线路热缺陷的先进测试技术，对及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到重大作用，目前国内有很多厂家均开展了此项工作。但是由于各地的环境、气候、设备运行年限、结构、负荷情况及测试人员的素质不同，所采用的判断标准也千差万别。我们根据有关热成像探测资料并结合几年来的工作实践及大量检测实例作一简要分析，探讨电气设备热缺陷的红外热像特征及探测标准等问题，以期对红外测量工作有所帮助和启发。
1 电气设备常见热缺陷
1.1 热缺陷的分类
    电气设备热缺陷主要是指各种裸露在空气中，通过一定手段直接检测到的由设备接解**而产生的热缺陷。按缺陷存在的部分可分为内外两类：一类是长期暴露在大气中的裸露接头因接触**所引起的热缺陷，或由于表面污秽，或机械力作用所引起的导体损伤产生的导电截面降低造成的热缺陷。另一类是由于设备在故障而产生的热缺陷。在上述两种缺陷中，以导体连接**性缺陷*为普遍。而后一种缺陷危害更严重。因此有必要对其表现型式和特点作一简要分析。
1.2 热缺陷的特点
1.2.1 电气设备的内部缺陷
    主要是指封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化所引起的热缺陷。由于这类缺陷发生在电气设备的内部，例如高压开关或变压器的出线套管等，所以我们无法象外部热缺陷那样直观地检测出来。但是我们可以根据设备内部结构、运行状态、故障点热传递形成，结合设备的运行情况，依据故障设备所呈现的红外热像图，分析判断可能存在的内部热缺陷。
    电气设备常见的内部热缺陷，一般来说不外乎如下几种：
    （1）内部导电部分连接**或者触头接触电阻过大；
    （2）内部受潮，介质损耗增大；
    （3）绝缘材料老化、开裂、脱落；
    （4）电压分布不匀、泄露电流过大；
    （5）套管内部缺油等。
    内部热缺陷的特点是，故障点密封在绝缘材料缠绕的金属导体上，而红外线穿透能力又比较弱，因此用红外探测无法准确地测定故障点的实际温升。但热量可以传导到设备外表来，由于各咱设备内部结构的复杂性，所测到的温升也千差万别，因此我们无法用外部缺陷标准来判断，所以对内部热缺陷的判断，只能根据不同设备的实际情况分别探讨区别其热缺陷等级，进行分类处理。
1.2.2 电气设备的外部热缺陷
    实践证明，导体外部热缺陷的根本问题是连接**性缺陷，由于其裸露在空气中，因而比较容易诊断，其故障原因主要有以下几种：
    （1）接头连接**，螺栓未压紧。
    （2）导体接触而长期运行腐蚀氧化。
    （3）大气中的有害气体、灰尘引起的腐蚀。
    （4）设备材质质量差，加工安装工艺不好造成导体损伤。
    （5）机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低。
    （6）负荷电流不稳或超标等。
2 热缺陷的标准划分
    根据GB73-90以及我们几年来的实测数据统计分析，热缺陷按温升的高低及对设备的危害程度可将其分为一般性热缺陷、严重性热缺陷和危险性热缺陷三种。
    （1）一般性热缺陷：其温升范围在10～20℃之间，与相同运行条件下的设备相比，该接头有一定的温升，用红外成像仪测量仅有轻微的热像特征，此种情况应引注意，检查是否系负荷电流超标引起，并加强跟踪，防止缺陷程度的加深。
    （2）严重性热缺陷：发热点温升范围在20～40℃之间，或实际温度在60～80℃之间，或设备相间温差范围在1.5～2.0倍之间，热像特征明显，缺陷处已造成严重热损伤，对设备运行构成严重的威胁，此种缺陷应严加监视，条件允许时应尽快安排停运处理。
    （3）危险性热缺陷：发热点温升超过40℃，或者*高温度已超过国际GB763-90所规定的该材料*高允许值。热像图非常清晰，外观检查可看到严重的**痕迹。该种缺陷随时可能造成突发性事故，应立即退出运行，进行彻底检修。
    应当提出，上述标准的划分只是一个基本原则，在应用时应注意设备的实际运行情况，要区分缺陷的种类，找出产生的原因，以求取得准确的故障判据，为检修处理提供方便。
3 热缺陷的诊断实例
    依据上述标准，经过一年来的现场测量，共发现热缺陷72处，其中一般热缺陷32处、严重热缺陷33处、危险性热缺陷7处，其典型实例如下：
    实例1：1998年4月28日发现我厂#4主变220KV侧C相套管将军帽处温升30℃，相间*大温差25℃，属严重性热缺陷，在5月初大修试验时，检测C相绕组直流电阻严重超标。进一步检查发现，将军帽与接头的螺纹接触面上有灰尘，导致接触**，接触电阻增大，检修后C相电阻合格，投运后复测温升降至10℃以下。
    实例2：1998年6月5日检测发现#1主变6KV测穿墙套管C相温升46.4℃，属危险性热缺陷。立即按排停运检查，发现C相铝排支撑胶木垫块已烤黑，螺帽松动，其接触面严重氧化导致接触**。停运后对导电杆螺栓接触面除锈，装配紧固后投运正常。
    实例3：1998年12月21日检测建352开关时，变压器侧A相接头温升77.9℃，属危险性热缺陷，停运处理时发现A相引线线夹外侧一螺栓未紧到位，有明显灼伤痕迹，表面严重锈蚀且稍碰即断。更换线夹后投运正常。
    实例4：1998年12月1建徐CT开关侧线夹温升61.2℃，停机处理时发现一螺丝弹簧垫圈漏装，线夹压紧螺栓松动，导致接触面氧化。
    实例5：1998年7月，南建2PT本体温升15℃，属一般性热缺陷，考虑到油箱升属间接性热缺陷检查，组织安排PT预试检查，结果发现介损严重超标（38℃时为28%），线圈严重受潮，经吊芯换油烘烤后介损达标，投运后温度正常。
4 结论
    （1）红外诊断技术能及时发现、处理、预防重大事故的发生，建立热缺陷的温升标准有助于热缺陷的诊断和处理。
    （2）运用检测标准应根据设备的缺陷类别具体分析。对外部热缺陷可直接运用标准，对内部热缺陷要结合必要的辅助手段进一步查找原因。

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