多场景验证红外检测方法在电力设备缺陷检测中的必要性

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发表时间：2021-11-16

通过红外成像技术,能够发现电气设备明显的、隐蔽的功能性过热故障、可以在运行条件下监视设备缺陷状况,识别和分析设备缺陷发展的状态。红外成像检测快速、准确,加强红外成像检测闭环管理,能够及时发现、处理、预防重大事故的发生,实现设备安稳运行。本文就检测单位对电气设备红外成像检测的三个案例就红外检测方法及应用给予说明,希望引起用户对红外检测闭环管理的足够重视。

电力设备状态监测的目的是采用有效的检测手段和分析诊断技术，及时、准确地掌握设备运行状态 ,保证设备的安全、可靠和经济运行。以红外检测为例 ,它是一个检测、分析、处理、反馈、复测闭环的过程。

检测单位年复一年在这个过程中积累数据 ,从而总结经验 ,掌握电气设备运行特点 ,最终与设备用户共同实现电气设备长周期运行的目的。

一.红外成像检测手段的引入

国内外红外诊断的实践证明:在没有红外检测前,电力设备台数在 1% 的故障状态下运行 , 在红外检测后 1 ~ 3 年 ,电力设备台数故障率下降到 0.5%, 进行红外诊断后电力系统受益者普遍认为:红外热像仪是一个重要的、有效的预防潜在过热故障的武器。

如某高压线路接头发热，今天是个小缺陷，明天就可能变成大事故。而再小的缺陷转变成为功能性故障 ,需要大规模的维修之前一段宽裕的时间内 ,红外热像仪可以迅速、准确地找到热缺陷的部位 ,是控制缺陷灵活、安全有效的方法。

红外成像检测能发现电气设备明显的、隐蔽的功能性过热故障,把多重风险降低;能提前检出故障信息,使维修工作始终处于主动位置,并使成本降低;可以在运行条件下监视设备缺陷状况,识别和分析设备缺陷发展的状态,择优采取排除故障的措施。

由此可见,充分发挥红外成像检测快速、准确的优势,加强红外成像检测闭环管理,能够及时发现、处理、预防重大事故的发生，实现设备安稳运行。二红外检测判断方法

1 表面温度判断法

主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值 ,对照GB / T11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定 ,结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。

2同类比较判断法

根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。对于电压致热型设备 ,应结合本标准的(3)条进行判断 ;对于电流致热型设备，应结合本标准的(4)条进行判断。

3图像特征判断法

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

4相对温差判断法

主要适用于电流致热型设备。特别是小负荷电流致热型设备，采用相对温差判断法可降低小负荷缺陷的漏判率。

δ1=(τ1-τ2)/τ1×100% =(T1-T2)/(T1-T0)×100%

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——环境温度参照体温度。5档案分析判断法

分析同一设备不同时期的温度场分布 , 找出设备致热参数的变化 , 判断设备是否正常。6实时分析判断法

在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备 ,观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。

以上六种红外检测判断方法并不是单一应用的 ,在实际应用中需要2种甚至3种以上方法的结合分析,下面,就电力设备故障红外检测方法及应用通过案例分析来具体说明。三电气设备红外检测案例分析1案例一：某作业部110kV变电站4#主变红外检测

2012年5月8日, 某作业部110k V变电站4#主变高压套管B相温度较高, 为 77.1 °C , 其余 A、C 相分别为 31.3°C、32.1°C , 三相电流分别为119.41A、 118.74A、119.24A。现场数据采集红外图像如图 1 所示 (标记部位为发热部位)。

分析方法利用表面温度判断法、同类比较判断法、相对温差判断法和档案分析判断法,可以看出三相电流平衡,说明负荷平衡,而B相温度已接近80°C的危急缺陷标准(依据D L/T664-2008带电设备红外诊断应用规范),参考该部位两年的检测结果(见表1),B 相该部位有严重恶化的趋势。怀疑B相套管内部有接触不良。

处理建议及现场缺陷排除反馈(1) 该部电气车间安排做好日常重点监测,随时掌握温升变化,严格控制运行方式变化,控制负荷分配,避免故障部位加剧恶化 ;

(2) 由于故障部位的特殊性,需尽快安排 4# 变压器停电,并联系变压器厂家对变压器套管进行检查。根据检测单位列出的两年检测结果和提出的处理建议,该部于检测当日即联系了变压器厂家。

5月14日,该部安排4#主变停电检修。经打开套管后检查,厂家认为温升原因为销子接触不好,已对外壳放电,销子上已有黑色斑痕,如图2所示。

变压器厂家处理完毕后 ,5月15日 ,应该部的要求 ,检测单位进行了该部位的复测 ,发热部位已恢复正常,如图3所示

应用效果根据常规一年一次的检测要求 ,检测单位对设备展开检测。检测人员在检测中发现了温升异常严重缺陷。4#主变在该部供电中属关键设备, 检测单位立即向该部的电气车间管理人员汇报,并提出了加强监测的建议。

设备用户依据建议,联系变压器厂家解决了现场问题 ,并向检测单位进行了反馈。检测单位进行复测,确认隐患排除,实现了闭环管理,保障了设备安全运行。

2案例二：某作业部110kV变电站5#主变红外检测

2014年4月15日,某作业部110kV变电站5#主变110kV侧C相套管上卡子温度较高,如图4所示,最高为87.2°C ,A、B相相同位置温度分别为19.5°C、18.6°C ,电流均为180A。

数据采集红外图像如图4所示 (标记部位为发热部位)。

分析方法利用表面温度判断法、同类比较判断法和相对温差判断法, 经三相对比及考虑三相电流很平衡的情况 , 确认C相高压套管存在接线松动的隐患。

处理建议及缺陷排除反馈

建议车间立即停变压器处理该隐患。

车间于 4 月17 日晚上申请停电检查变压器。经检查 , 发现 C 相高压套管“佛手”处松动, 同时还存在 C 相高压套管“将军帽”引线虚的重大缺陷。

应用效果

根据常规一年一次的检测要求,检测单位对设备展开检测。检测人员在检测中发现了温升异常严重缺陷。#5主变在该部供电中属关键设备,检测单位立即向该部的电气车间管理人员汇报,并提出了加强监测的建议。

设备用户依据建议,停电检查变压器,发现了C 相高压套管“佛手”处松动, 同时还存在C 相高压套管“将军帽”引线虚的重大缺陷。检测单位进行复测,确认隐患排除 ,实现了闭环管理,保障了设备安全运行。

3案例三：某作业部110kv变电站＃6发电机出口刀闸红外检测

2016年3月22日,某部110kV变电站#6发电机出口刀闸06-2A相左侧连接处温度较高,最高为74.2°C,B、C相相同部位分别为39.1°C、32.4°C,A相为严重缺陷;B相右侧连接处温度较高,最高为74.5°C ,A、C相相同部位分别为 52.2°C、51.5°C ,B相为严重缺陷。电流均为3071A。

现场数据采集红外图像如图 6 所示 ( 标记部位为发热部位 )。