电气设备热故障分析与对策

2020-07-07 17:13:26    浏览次数:    关键词: 对策 电气设备 故障分析

 电气设备热故障分析与对策

 内容摘要

 随着我国社会经济的进一步发展,对电力的需求越来越大,促使电网规模不断扩大。电力系统一旦发生事故,将会造成大规模的停电,严重影响国民正常生活和社会生产,因此,要尽量确保电网的可靠性与安全性供电,高压电气设备在电力系统中种类最为庞大、数量最多,占据着至关重要的位置,它们的安全运行己成为影响电力系统经济、安全和稳定运行的重要因素。伴随着经济和社会技术的快速发展,较多的电气设备在生产中得到了广泛的应用。但是,电气设备产生的热故障的问题变得日趋突出,为此,对电气设备进行热故障的检测、及时解决变得更加重要。

 本文对电气设备热故障的内部和外部热故障这两类故障进行了简要阐述,并分析了电气设备热故障产生的主要原因,包括过负荷、腐蚀因素以及维修监管不到位等问题,提出了针对电气设备热故障的主要解决措施,包括保证金属质量、防止器械氧化、紧固压力控制、加强巡查等措施。最后扩展了红外热成像技术在电气设备热故障中的应用特点和操作流程。只有严格把握好电气设备的质量,定期进行工艺检测,同时运用红外线检测技术对电气设备的热故障进行检测,才能杜绝设备热故障的发生,保证电气设备安全运行。

 关键字:电气设备 热故障 红外热成像 对策

 天津轻工职业技术学院 20××级毕业设计(论文)

 1 目

 录

 第一章

 电气设备热故障

 ................................ .......

 2 2 1.1

 外部热故障 .......................................... 2 1.2

 内部热故障 .......................................... 4 第二章

 电气设备热故障产生的原因

 .............................

 7 7

 2.1

 过负荷 .............................................. 7 2.2

 腐蚀因素 ............................................ 8 2.3

 维修监管不到位 ...................................... 9 第三章

 电气设备热故障的解决对策

 ............................

 11

 3.1

 保证金属质量 ....................................... 11 3.2

 防止器械氧化 ....................................... 12 3.3

 紧固压力控制 ....................................... 13 3.4

 加强巡查 ........................................... 13 第四章

 红外线技术在电气设备热故障中的应用

 ..................

 15

 4.1

 红外线技术在电气设备热故障中的应用特点 .............. 15 4.2

 红外线技术在电气设备热故障中的操作流程 .............. 17 4.3 红外热像技术在电气设施中运用的重要性 ................. 19 4.4 外热像技术电气设备故障检测方法分析 ................... 20 4.5 电气设施故障红外鉴别的局限性探究 ..................... 25 小

 结

 ................................ ......................

 26

 致

 谢

 ................................ ......................

 27

 参考文献

 ................................ ....................

 28

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 2

 第一章

 电气设备热故障 电气设备,是电力系统重要的组成部分,其能否正常使用直接关乎整个电力系统的运行,甚至关乎整个社会的发展。但是,随着电气设备应用的广泛化,随着时间的推移,其老化的现象越来越严重,经常会出现各种各样的电力故障,其中热故障是最常见的故障之一,直接影响电力系统的正常运行。热故障的来源有很多,其中过热的连接点是在电力系统中的一个老问题,在连接点的位置容易有过热的情况发生,但当设备负荷的增加,就要提高用户供电可靠性的要求,设备缺陷管理成为一个日益突出的问题。只有找到了根本的原因才能完全的分析出办法。

 1.1

 外部热故障

 电气设备的外部故障,最常见的就是接触不良,如果电气裸接头长期暴露在大气中,就很容易出现接触不良的情况,因此会引起热故障的产生。电气裸接头出现接触不良,并且在电流的巨大作用下造成接头处的温度持续升高,就会导致接触的电阻逐步增大,造成恶性循环,埋下安全隐患。这种热故障是最常出现的热故障类型,几乎占到外部热故障的 90%以上。根据近几年的数据统计,可以看到一个明显的现象:线夹和刀闸触头出现热故障的情况比较严重,也比较频繁,几乎占整个外部热故障的 77%左右。由于线夹和刀闸触头的特殊属性,它们的平均温升较高,大约在 30℃左右,与此同时他们的外部接头的平均温升也比较显著,在 20℃~25℃之间的比率极大。实际检测过程中,外部故障的等级划分主要是根据温升的多少,常规意义上主要分为三个等级:轻微、一般、严重,具体程度依据情况而定。热故障是从外界可以直接观测到的设备部位发生的故障,可分为两类:一类是长期暴露在大气中的各种裸露电气接头因接触不良等原因引起的过热故障。电气设备外部热缺陷或热故障主要是各种电气引流的裸露接头,包括高压设备或线路中的连接

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 3 件等由于压接不良或因受到氧化、腐蚀及灰尘的影响,或因材质不良和加工、安装工艺的问题,或冲击负荷的影响和机械振动等各种原因造成的接触电阻增大而出现的局部过热等。电力设备的这些缺陷,若不能及时发现和处理,将会造成断线,局部烧毁,甚至导致恶性设备事故。另一类是由于表面污秽或在机械力的作用下引起的绝缘性能降低而造成的过热故障,例如绝缘子劣化或严重污秽,引起泄漏电流增大而发热。

  图 1

  图 2

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 4

 引起不良连接的主要原因有:1)设计不合理,接点接触面不够,导流量小;2)安装施工不规范,如连接件的接触表面未除净氧化层及其它污垢、焊接工艺差、紧固螺母不到位(未拧紧或未加弹簧垫圈)、连接体内导体不等径等;3)导线在风力摆动或外界引起的振动等机械力作用下,以及线路周期性过载及环境温度的周期性变化,使得部件周期性热胀冷缩,引起连接松动;4)长期裸露在大气环境中工作,受有害气体、腐蚀性尘埃的污染和侵蚀,造成接头表面材料氧化等;5)长期运行引起弹簧老化。

 1.2

 内部热故障

 电气设备的内部热故障也比较明显,内部热故障主要指的是电气回路故障和绝缘体介质的恶化而引起的故障类型。电气回路故障的产生主要指的是封闭在电气设备壳体内部、封闭在油绝缘、封闭在固体绝缘的电气回路故障。由于内部热故障存在较大危害性,因而要及时分析并判断内部故障才能将损失降到最低。判断内部热故障,需要仔细分析电气设备的内部结构特点、运行方式和状态,依据传热学的相关理论对金属导电回路进行分析,还需要关注由于绝缘油和气体等因素所引起的传导。此外,还需要对电气设备的外部温度分布热像图进行整理归纳分析,这也是判断内部故障的重要依据和重要条件。如果要对高压电气设备的内部热故障进行分析判断,可以结合高压电气设备的内部热故障特点进行分析。高压电气设备内部热故障的显著特点是故障点被密封在绝缘体类材料或金属外壳里面,例如电缆,电气设备的内部热故障一般发热时间较长,并且比较稳定,同时还会与故障点周边的一些导体或者绝缘体类材料之间产生一定程度的热量传递,进而提高电气设备的局部温度,这样的显著特点为高压电气设备内部热故障的检测提供了重要条件。在确定高压电气设备内部热故障的时候,可以先对高压电气设备周边材料的温升进行检测,以此判断电缆等高压电气设备的内部热故障。

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 5 

  图 3

 图 4

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  图 5

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 7 第二章

 电气设备热故障产生的原因 引起热故障产生的原因有很多,我们只有对这些热故障产生的原因进行分析,才能够及时提出解决热故障的策略,并及时处理,使电气设备恢复正常,促进电力系统的有效运行。电气设备正常工作时,由于电流和电压的作用,各种设备的发热表现为一种正常的温度分布图。一般在电流较大的部位,载流导体的连接部位的温度略高于其它部位,而且同类设备的发热规律一般都是一致的。当设备有缺陷或故障时,设备的某一部位的温度分布便会出现异常,温度明显升高。因此根据发热的情况及严重程度,可以判断故障的性质和严重程度。

 2.1

 过负荷

 随着电力行业的不断发展和电力负荷的持续猛增,如果不能够根据电气设备的运行状态及时更换原有的供电、用电设备,就会对电气设备产生极大的危害,这对于电力系统是极为不利的。电气设备在正常运行的情况下,由于电压和电流的共同作用,产生各种介质损耗发热以及电阻损耗发热现象都是正常的。但是,这些产生的热量即使在正常允许范围内也会给电气设备的运行带来很大的损害。因电磁场的作用,产生的介质损耗和磁滞损耗均可以转化成热能,这些热能会直接引起电气设备的温度升高。如果供电设备或者线路发生一定程度的损坏或产生相关的线路故障,就会极大地增强故障点电流和相关支路的电流,给原有的电气设备的接头带来更大的负荷负担。这些电气设备的接头与同等截面的导线相比,不能承受意料之外的超限负荷,因此,就会导致接头松动,严重的还会导致接头发热并进入恶性循环的状态,甚至还很容易发生接头熔断的意外事故,带来极大的经济损失,影响电气设备的正常运行,给电力系统带来负担。

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  图 6

 2.2

 腐蚀因素

 腐蚀因素也会造成电气设备的热故障。对于金属来说,处于外部自然环境中,很容易被氧化,有些时候还会受到细菌的污染,通常我们将这种污染成为电化学腐蚀。这些因素都会造成电气设备的热故障。如果存在两种不同类型的导电金属,并且这两种导电金属碰触在一起,在水和二氧化硫等的影响下,就很容易出发生电化学反应,对金属造成不同程度的腐蚀性,这也是造成电气设备热故障的另一个重要原因。机器存在于在大气中,如果设备的裸露接头保持长时间的接触空气,容易积累外部杂质、绝缘材料(如外部包裹的皮层)损坏和发生氧化现象,致使电阻变大,90%的外部问题都基于此现象。此种故障共有三个等级,轻度障碍、一般障碍、重度危害。其中,在具体外部故障中,刀闸接触点问题和线夹热问题所占比重最大,约为 77%,其温度升高大约为 30℃,其余部位则尽在 20~25℃之间。

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 图 7

 2.3

 维修监管不到位

 在实际的电力系统运行中,电力系统中电气设备的维修管理工作还远远不够,体系不完善,制度不健全,例如,电气设备的接头维修管理,至今为止还没有列入检测的范围内,不能实行定期检测维护,只有当电气设备的接头处破坏极其严重的时候,才会派遣相关维修管理人员进行相关的测试。如果检测出来温度过高,通常会采用减负荷的方法、或停电检修的方法来尽量减轻接头负担,环节接头处破坏的恶化,这种做法治标不治本。对于维修管理人员,由于他们的专业度和技术水平较低,对于接头发热前后触点阻值的大小变化很少关心,对于接头发热前后负荷叶的温升变化也极少关注,与此同时,很多维修人员对于已经受过故障电流冲击的接头也不注意,对于机械所受到的损害和应力的变化几乎没有进行相关的温度检测或者电阻检测,这种检测类项目的缺失是有安全隐患的。电气设备的接头有时候还会因为其他电气设备的检测维修而被拆除,甚至有些时候,这些电气设备的接头因为某些外力的撞击也会导致一些诸如接触不良现象的出现,但是这些迹象都没有得到相关维修检测人员的重视与关注,这也为意外事故的发生埋下了隐患。

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  图 8

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  第三章

 电气设备热故障的解决对策 热故障是最常见的电力故障之一,直接影响电力系统的正常运行。通过分析引起热故障产生的原因,我们才能够及时提出解决热故障的策略,并及时处理,使电气设备恢复正常,促进电力系统的有效运行。电气设备在人们的正常生活中起着重要作用,因此解决电气设备的热故障问题应引起电力管理系统的足够重视,及时采取合理的对策。

 3 3 .1

 保证金属质量

 要想有效解决电气设备的热故障,可以从保证金具质量入手,在选用电线及设备线夹金具的时候,一定要购买有保证的优质产品,需要注意观察载流量和动热稳定性能是不是符合电气设备的设计要求,如果不符合设计要求,这是坚决不能买的。在生产过程中,我们在电气设备母线与线夹金具选择的情况下,务必选用优质的质量,在一定程度上要保证其具体载流量以及稳定性的设计要求。特别是对于设备线夹而言,购买的时候应该优先选择采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品,需要谨记的是,一定要坚决杜绝购买劣质产品,这是影响电气设备正常运行的隐患。

  图 9

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 3.2

 防止器械氧化

 由于电气设备接头长时间处于裸露无遮盖的状态,因此,需要采取一定的措施防止设备氧化的发生。常用的传统的凡士林可以做到防止氧化,但是其易发生流失现象,这会使阻隔保护力直接下降,因此,老式的凡士林已逐渐被电力复合脂即导电膏取代,且不易蒸发,保护和隔离效果十分显著,电力复合脂的效果更优质、更高效。需要淘汰掉落后的凡士林(滴点无法超过 54 ℃,超过时易发生流失现象,阻隔保护能力直接下降)。导电膏材料滴点最低是 180 ℃,最高可达 220 ℃,不易蒸发,即使温度最高达到 70 ℃的时候,该复合材料的蒸发度仍然小于等于 5%,保护和隔离作用十分显著。此外,该材料还有锌,能够提高到点能力,减小电阻。接头之间接触面是否平整直接影响到接头之间的接触水平和接触效果,如果接触面不平整或者平整不好,就容易出现接触不良的这种现象,因此,为保证接头接触面的平整光滑,工作人员可以用锉刀等工具使接触面变得平整而光滑,但应注意母线加工后的截面减少值:铜质不超过原截面的 3%,铝质不超过 5%。

 图 10

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 13 3.3

 紧固压力控制

 对于电气设备的维修管理人员而言,由于他们缺乏必要的专业性知识和技能,因此在电气设备的设备接头连接上存在很明显的误区。一大部分的维修人员都认为用于连接的螺栓需要拧得很紧,但是实际情况却不是这样的,对于铝质母线而言,他的弹性系数较小,如果螺母的压力已经到达了某个临界的压力值,而且所用的材料强度还很差,就不能增加不当的压力,否则将会给接触面的部分带来极大的影响,造成接触面的部位变形,减少了接触面积,导致接触的电阻变大,这对于电气设备是不利的。所以,在进行螺栓紧固的时候,切忌将螺栓拧得过紧。在进行连接点的安装时,研究和规划好一套适应安装需要的程序十分有必要。工作人员需要根据实际连接点之间的各种热量问题,确定适应各种需要的具体化的工艺程序。

 3.4

 加强巡查

 在生产过程中,应加强对电气设备的巡视检查,为此,必须制定和规划好对设备的巡视次数和具体路线,并安排职工在规定的时间内认真检查电气设备各个接头,若出现连接头导体失去特有的金属光泽,出现颜色加深、金属光泽暗淡等问题,则可能是出现设备过热问题。平时在巡视检查过程中,必须要对其认真负责,严格按照相关要求进行检测,掌握设备热量动态,从而控制故障。除了定期的巡视检查外,还要掌握设备的存放的自然环境和运行方式,保证电气设备正常运行。及时对电气设备进行巡视是发现和预防热问题的重要方式,尤其是对于大型器械的拥有者而言,必须具体规划好对设备的巡视频率和具体线路,安排职工规定时间检查接头是否有发热问题。通常,如果接头有问题时就会失去其特有的金属光泽,此外,还会出现导体间连接处色漆色泽变深现象,可凭此进行判断。此外,还要掌握设备的寄存环境和保证设备正常运行,充分考虑天气问题,尤其是南方夏季,极易引发热问题,要加大此段时间巡查力度。在电气设备热故障发生的高峰期应该加强预防措施,提高

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 14 电气设备的散热性能,可以通过在电气设备工作车间安装空调、排风扇等来降低车间温度,以防止电气设备的温度上升,并且定时检查电气设备,及时排除安全隐患,预防电气设备热故障的发生。

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 15 第四章

 红外线技术在电气设备热故障中的应用 监测电气设备的热状况,在对于保持电气系统的可靠性上是非常必要的。电气设备中的老化等因素将导致过热状况的产生,而这些热问题最终会导致设备故障的产生。此外,设备故障产生后需要花费大量的维修成本、人力,还有可能变成灾难,造成人生伤害甚至是死亡。因此,识别设备运行状态是否处在正常状态下的这一过程,对于维持系统的可靠性和稳定性是非常重要的。如今,红外热成像技术由于其快速、可靠、非接触性以及良好的经济性能,被广泛的应用于设备的故障检测及诊断上。

 4.1

 红外线技术在电气设备热故障中的应用特点

 电气设备正常运行时,交流电流通过导电体,设备就要发热。导电体在传输电能的过程中,由于电阻的存在,在单位时间内就会产生电阻损耗,进而发热;由于交变磁场的作用,绝缘体内也会产生介质损耗,某些电气设备(例如变压器、互感器等)内部的铁磁体会产生涡流损耗和磁滞损耗。这些损耗几乎全部变为热能,从而加热了电气设备。

 电气设备在运行状态下,当出现故障或缺陷时,由于电压,电流效应或传热途径发生变化,必然伴随着异常的温升及热场分布,只要红外检测仪能够检测到设备异常的温升及热场分布,设备运行中存在的任何过热故障就能被发现。红外热像检测主要包括对变电站的变压器、隔离开关、断路器以及输电线路和塔杆上的避雷器、绝缘子、线路金具等进行巡视。将人工或机器人巡检携带红外热像仪、各变电站安装的红外摄像仪器所拍摄的红外图像实时传输到地面监控端,由基站操作人员根据图像中断路器、绝缘子等电气设备温升变化判断是否发生故障。

 该技术实质上是提前预测电气设备即将出现的各种前期故障,推测绝缘效果,适应了现代社会中电力为主的相关企业需求。把预防实验(引进时间是 1950 年以后,具体以前苏联的要求为标准和规范)改进到预

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 16 先得知具体数据的水平之上。在特点上,该技术可进行远距离测量,不用直接接触机器,不用抽取样品,不用接触实际物品,同时更容易观察,更易发现故障。在前景上,这种技术在国内外受到电力部门的广泛关注。该技术可以保证电气设备的安全性和长期有效性,在当前设备检修领域中,有着不可限量的前景。红外热成像技术原理图如下图 11:

 一、 红外热像对外部 热

 外部热故障主要是由各类导电部件的连接或结合不良等,所引起的致热故障,这类故障利用红外热成像技术进行判断非常简单明了,只需要根据热图A直观的找出过热部位,并检测出故障部位的最高温度进行分析评定即可。应用红外热像技术可对如下所示各类外部故障进行有效判断。如;(1)各类裸露接头、导线板、线夹等外联接或软联接的接触不良所引发的部件过热故障;(2)导线导体因发生松、断股的情况,引发导线的阻值不均而产生的发热;(3)刀闸同触指之间以及转动帽同球头之间衔接不良所引发的过热;(4)变压器等电气设各箱体上,由于漏磁产生锅流损耗引发设备出现过热温度;(5)支柱绝缘子的发热帮障,一般而言,正常的支往绝缘子只有在邻近导体处会出现轻微发热,而出现故障的支柱绝缘子则会表现出局部或整体明显过热等外部过热问题。

 二 、 红外热像对 内 部 热

 因穿透力较弱的红外线,基本不可能穿透类似于设备外壳和绝缘材料等材质,所以不能够直接使用用红外热像仪检测电气设备的内部故

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 17 障。虽然不能够应用热像仪进行直接的检测,但内部故障产生后,经过长时巧的发热趋于稳定后,内部故障部位因发热所产生的能量将经过对流置换和热传导同附近的绝缘材料或导体进行能量的传递,引起相关部位的温度上升,所以根据对相关部位的红外检测及热图像进行分析,能够检测到内部是否存有缺陷。而检测到的发热状况会因内部故障类型和产生机理不同,其表现形式不一。使用红外热像技术可就设备内部以下几方面故障实施有效判断。如:(1)电气设备内部因各类连接不良所引发的过热;(2)断路器内部因触头接触不良所导致接触电阻增大后,在负载电流的作用下所引发的过热;(3)电气充油设备内部因缺油或内部油绝缘不良所引发的过热;(4)电气设备内部受潮及老化如避雷器等所引发的过热;(5)支柱瓷瓶与线路瓷瓶等瓷瓶的劣化和污秽缺陷等所引发的过热等内部故障。相比利用红外热像技术诊断电气设备的外部故障,内部故障的诊断更为复杂,所以在现场检测获取数据时要耐心且细心。对于长期从事利用红外热像技术进行设备故障监测的专业人员来说,一定要熟记内部故障属性同相对应的红外热成图之间的特征关系。

 4.2

 红外线技术在电气设备热故障中的操作流程

 把红外线应用到电气设备的实际检测当中,体现了对高科技的具体应用和发挥。该技术是由计算机相关技术、先进的处理图像的技术、对光电进行成像的技术这几种技术组成。首先,工作人开启设备,及时收集设备对红外线的有关放射,进而快速在屏幕上读取经过图像功能技术加工以后才形成的实际热像图。然后,仔细观察屏幕,对热像图进行分析和判断,职工就可以切实掌握机器表面具体的热量分布情况。最后,在实际资料的指引下,对机器进行维修和调整。例如,在热像技术的使用上,在对电器设备进行预先检测基础上,掌握设备动态,工作人员首先进行温度测量。相对于传统(热电偶)技术,该技术可以在规定时间、数量、及时测量出相应发热处温度。然后,再进行扫描,与此同时可以

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 18 及时适应设备运作画出温度变化的热像图。宽量程在-20~2000℃之间,其中,检测设备热故障的分辨率是 0.05℃。最后,得出相应数据和结论,从而及时控制机器运作方向和状况,以减小不必要的损失。

 一 、 红外 检测 热故障的注意事项 红外检测时的环境度温度不宜低于 5℃,测量目标的温度范围为:0—300℃,测量距离为 1—15 米。不应在雷,雨,雾及雪天等相对湿度大于 90%的环境下进行检测,如需检测时应对仪器采取防护措施。尽可能在无风或风力的时间测量,不可对太阳或高温目标测量,对强烈阳光直射的目标物测量,要考虑附加的温升修正。采用激光瞄准时,严禁对准人眼,避免眼睛致盲或受损伤。测量时应使测量方向尽可能与被测物体表面相垂直。远距离测量小目标物体,特别要注意先按“测量开关”再瞄准,并且要保持 1 秒以上。当仪表机内温度和环境度差别较大(如仪表刚从包装箱中取出,或测量中更换不同环境温度或场地)时,仪表与环境之间存在热交换,此时检测因机内温度在变化,显示值也会变化,因此要将仪表在环温下搁置 10 分钟,使机内温度与环境温度间的热交换稳定,但热稳定后。机内温度与环境温度仍有差别,因为在稳定状态,所以测温不受影响。红外测温时应至少两人一起进行,一人负责测试,另一人负责记录及安全监护。

 二 、 红外 检测 热故障的周期

 在月度停电计划内已经安排检修的设备,各变电站和开闭所应利用红外测温仪在设备停电前 5 日内进行全面测温,对所属全部设备进行检测,重点对主变单元负荷较重的设备及联络线进行检测,发现异常及时上报,以便指导检修工区对测试中发现的缺陷在设备检修时进行处理。各变电站和开闭所应利用每天的设备巡视机会对运行中的设备进行有针对性地检测,发现问题做好记录并及时汇报有关部门。通过检测对发热迹象的设备接头,在运行中做重点检测,未得到处理前,变电站应累计每次的测试结果,跟踪检测观察其变化情况。在重大节日及重大活动

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 19 前,对重点设备进行重点检测。变电站和开闭所每月应对站(所)内设备进行一次普测,填写测温记录。并在高温气候、高峰负荷、运行方式变化、负荷变化时应进行重点检测,发现问题尽快报相关部门。对检修后和新投运的设备,在投运后一周内每日高峰负荷期间变电站应用远程红外测温仪进行该单元设备的全面测温并做好记录,发现某部位异常及时汇报。

 三 、 红外 检测 热故障的内容 所有带电的一次设备(变压器、开关、刀闸、互感器、避雷器、电容器、电缆连接处、导线、母排节点、穿墙套管等等输电设备)的本体、附件及接头。室内控制盘、保护盘、直流盘、低压盘后二次设备及接线。若检测时确需打开开关柜门,需有监护人监护,并确保人身和设备的安全。

  3 4.3 红外热像技术在电气设施中运用的重要性

 电气设施的连接处是相当容易出现故障或发热的部位,红外热成像仪器可以明确全部能见连接处的热隐患。针对那些因为遮蔽而无法直视的位置,就传统的方法而言,只能进行解体检验并清理接头,根本没有其他办法。而采用红外热成像仪器能够依据其热量传递至外部零件上的情形,对热隐患进行了解,不需要借助其它工具,便能够在一 20℃-2000℃的宽量程里直接依靠 0.05℃的高分辨率实施检验。由此可知,红外热成像仪器所具备的检验性能极其卓越。

 另外,采用红热成像仪器取代传统检验手段还能够节约许多费用。此类节省主要表现在两大方面:其一,红外热成像仪器检测速度非常快,因此无需如传统手段那样消耗人力、物力去实施设施的拆装、检查、清洁、固定、搭架子等:其二,采用红外热成像仪器检测时,无需设施断电,而仅在找到故障后,实施维修时,需要进行停电,而且极有可能把维修时间设置在计划停电的时间范围里。

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 20 4 4.4 外热像技术电气设备故障检测方法分析

 外热像仪实施现场检验一般可分成两类:其一,一般检验:其二精准检验。一般检验,即在对检验环境与检验设备无需较高要求的环境下使用,通常适合对被检验设施实施大范围的高速扫描,通常检验由于电流致热所导致的发热,用于了解设施的综合发热情况。精准检验,即在对检验的环境与检验的设备均需具备高要求的环境下使用,尤其需清除风速及其它热辐射的作用,通常用来检验由于电压致热所导致的内部故障,用于精准判定设施故障。而检验方法一般有如下几种:其一,表面温度鉴定法:其二,相对温差鉴定法:其三,同类对比法:其四,热谱图解析法:其五,档案解析法等。

 (一)电流致热型机械故 障的鉴别

  电流致热型机械故障种类繁多,其中,电机故障、CT 故障及开关故障系电流致热型机械故障中出现次数最大的三大故障,以下为此三大故障的相关案例及解决方法:

 1.电机故障

  案例一:

  某电厂发电机实施机器大检修时,对其定子线圈实施直流电阻检测,发现其直流电 ASH 异常,互差值为 2.12%,超标,工作人员预测此种现象的出现系因线棒焊接点原因造成的。随后以红外热像仪对发电机进行红外测温。检测期间,发电机定子线圈流通电流为 1200A,数小时后,自热像仪中看到#55 的线棒延仲线局部温度为 34.8 0C ,剩余部分温度为 320C,因此判定故障点在此处当把绝缘层剥开后,发现绝缘材

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 21 料云母出现了过热反应,并看到了一大块焊锡馏子,经研究证实系此处发热造成惕流失,故障解决方法:首先对线棒焊接点实施重新焊接,待其电阻及红外测温正常之后,机组再次投入使用。

  案例二:

  某发电机实施了红外测温检测,接入 1400A 电流开始测温检测结果显示:发电机 6 点钟附近线棒渐开线处温度显著上升,其温度甚至比其它地方的温度高于了整整 2 0C,故障解决方法:对缺陷处实施重新焊接,焊接后,如果红外测温不再旱完成现异常现象,机组再次投入使用。

  案例三:

  某电厂对排粉机开展小修,并对此排粉机定子线圈端部实施 了敲击,检测数据如下表所示:

 从以上数据可以知道:R 相线圈旱现明显断股迹象以红外热像仪观测电动机定子端部时,热像仪显示 R 相某部位温度特别高将绝缘层打开后发现:第二级向组中的二组线圈端部引线出现了一股断裂的情况。将其重新焊接好之后,检测数据便显示正常后,电机再次投入到正常使用中。

  案例四:

  某电厂发电机进行检测时,借助红外热像仪对定子铁心温度

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 22 实施了检测检测过程中,发现于 20 号—21 号线棒间的齿部铁心处,其温差甚至达到了 17℃之高,己然超标认为铁芯经存在缺陷,判断此故障之所以出现,可能是是未对污秽物进行彻底的处理而造成的。最后实施了以浓度为 37%的盐酸对脏污处实施清洁的方案,检测结果折算到 1000高斯的最大温差是 3.30C,最高温升为 11.060C.单位铁损为 1.23W /kg,铁损检测正常,发电机再次投入到正常使用中

 2.C T 故障

  案例五:

  某电厂发电机终端 CT 实施二次直流电阻检测,检测结果显示:终端CT 直流电阻上升了 8.4%,远远大于正常值为了更好地找出故障出现的原因,将直流通入故障 CT 中,并对 CT 展开了红外测温结果发现故障之所以出现主要是由于接头过热,即内部焊接不正确造成的,从而判定此故障为内部热故障

 3.开关故障

  案例六:

  某电厂对工厂内所有的 220K V 隔离开关实施红外测温检测,结果显示:A 相一台隔离开关端部转头温度旱现异常,其检测数据如下表所示:

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  图 12 隔离开关转头温度过高的红外热像

  表 2 隔离开关转头温度偏高的检测数据

 从上面的图像及检测数据我们可以知道:相对于另一端转头而言,此隔离开关东端转头温度要更高一些,高出值为 12.75K 对于隔离开关转头温差这一点,《带电设备红外诊断应用规范》进行了相关的介绍,“温差小于 15K,属于达到关键缺陷的要求”,针对这种情况,决定停电后对其实施预试和处理。

 (二)电压致热型机械故障鉴别

  就绝缘介质而言,其损耗计算公式为: 其发热功率的大小通常取决于电压的强弱,因此人们习惯性将此种机械称为电压致热型机械电压致热型机械通常由如下几类构成:其一,电压互感器:其二,避需器:其三,绝缘子:其四,祸合电容器:其五,电缆头:其六,开关断口均压电容器。此种机械通常因内部缺陷(比方说介损过大或局部放电等),抑或外部缺陷(比方说表面过脏及裂纹等)造成电压分布不正常及泄漏电流过大引发的故障。此类设施致热效应通常是因电压造成的, 和负荷电流无关。

  案例一:

  某电厂 220KV

 PT 实施红外温度普测,检测结果显示:1 台母线电

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 24 容式电压互感器 A 相温度不正常,其上端温度比下端温度足足高出了 2 0C,遂决定停电后对其实施预试和处理。

  案例二:

  某电厂对变压器实施红外测温,结果显示:变压器下端螺栓过热

 故障研究:运转中的变压器漏磁于变压器钟罩上端面感应出特别大的电流,一般情况下,此电流会经如下三大部件泄放到大地:其一,变压器钟罩螺栓:其二,变压器底座:其三,接地扁铁。这个时候,螺栓越紧固,那么它接触的电阻将越小,经过的泄放电流则越大,发热便越严重。相反,其发热便越小。

  故障解决方法:鉴于变压器仍在运行当中,所以选择了将发热特别严重的螺栓与短路环实施外跨接的方法,如此不但能够提高螺栓的散热面,同时还能够起到特别好的分流效果。此外,还对其它和法兰接触状况稍差的螺栓进行了清洁,并涂上了一层电力脂,以提高其导电性及防氧化性,最后对全部螺栓实施了紧固处理,处理后设备恢复正常。

 (三)油浸电力设施缺油故障的鉴别

  不少油浸高压电力设施会由于漏油而出现缺油或者是假油位 的情况。因为油面上下介质存在着完全不同的热物性参数,在设 施外部能够形成和油位相应的显著梯度,所以,缺油故障也能够 借助红外手段实施检验与鉴别

  (四)电力机械故障的鉴别

  不少电力机械(比如发电机、电动机等)由于轴承振动以及润滑冷却油量太少,或者由于装设调整不当,导致轴承受力不均匀,造成了轴承

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 25 磨损热量过高:直流电动机换向器由于表层污秽或者损伤变形所造成的温度过高、热量过大的情况:发电机碳刷由于励磁电流太高、碳刷压力过高以及碳刷材质过差等因素所造成的碳刷温度过高、热量过大的故障等,都可借助红外手段实施鉴别。

 4.5 电气设施故障红外鉴别的局限性探究

  鉴于红外热像技术所拥有的各种长处,它必定能够在电力设施状态监察与故障鉴别方面获得普遍运用,远景宽广不过红外热像技术也存在着一些缺陷,其常见缺陷如下:

  其一,温度标示特别不便采用红外热像仪能够反映出设施热状态的细小差别与轻微改变,不过很难精准地测出设施某一局部位置的真实温度值。这通常是由于被检验表面的发射率与环境情形等因素影响了辐射测温的精准性而造成的因此,在实施具体检验时一般与红外测温计配合使用

  其二,很难明确设施内里的热状态。设施的红外辐射通常是指它外面的红外辐射,一般体现它表面的热状态,而无法直接显示设施内里的热状态,无法对设施的内里偏差实施精准鉴别。所以针对内里偏差的检验必须综合运用一般的试验方法与红外成像检验方法,如此才可实现互补

  其三,红外热图像表层目标特征的温度散布为灰色图像,并非彩色与立体图像,因此在肉眼看来,其分辨率是特别低的。所以在具体操作实践当中,为了高效鉴别被测目标的红外热场,工作人员经常会使用部分辅助手段以提升仪器的实用性能。

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 26 小 小

 结 随着社会的发展,电气设备在人们的社会生活中扮演着越来越重要的角色。

 近年来,电气设备的应用范围逐渐扩大,应用强度也显著增加。本文分析了电气设备热故障的分类,总结了电气设备热故障产生的原因,并针对这些原因提出了相应的解决方法,并介绍了红外热成像技术在电气设备热故障诊断中的应用优势。电力系统中需注意避免电气设备热故障的发生,保证电气设备的正常稳定运行,促进电力系统的科学性和稳定性发展。电气设备热故障要充分利用红外诊断技术,降低故障的产生的后果。避免前期设备的热故障源的产生,使用设备时注意接点位置的温度处理,定期为设备做检查。在日常使用设备期间也要考虑产生的原因及对应的处理办法。这样现代电力企业发展才能更好。通过对电气设备定期进行巡检、维护,在保障电气设备可靠、经济运行方面具有很重要的意义,红外热成像技术在这方面有着快捷、简便的优势,能够完成绝大多少电气设备的故障诊断任务。

 总之,在当今社会普遍的形势之下,电气设备的广泛应用不可忽视,我们必须正视电气设备对我们社会发展做出的卓越贡献。同时,结合电气设备自身现状,全面分析该设备在使用过程中不可避免的热故障问题,在分析和研究该技术的局限性和具体原理的同时,探索出适应各个类型设备需求的防治措施。从而降低和克服各种热故障缺陷,减低损失,提高收益。有效的解决电气设备的热故障不仅有助于降低电气设备热故障的发生频率,而且有利于提高生产效益和生活质量。

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 27 致 致

 谢 感谢我的论文指导老师,最初接触论文题目后,导师给我详细指导了论文的主要侧重点和要求,并对资料文献的收集给了我很多的指导和建议。后期论文撰写的过程中,导师老师耐心的进行批阅和圈点,使我的论文能够主题明确内容完整。论文的完成倾注了导师大量的心血,老师的教学研究和为人品格为我树立了良好的榜样。

 同时,我要感谢我亲爱的同学,是他们让我在求学路上有了陪伴,有了一起奋斗的动力,我的成长离不开他们的帮助。

 最后,我要感谢辛勤培育我的父母,是他们无私的奉献让我能够在知识的海洋里自由的前行,他们给了我无数的支持和鼓励,是我坚实的后盾,希望父母永远健康。

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