电力设备典型缺陷红外诊断研究

李艳鹏，张 海，米康民

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司，山西 太原 030001）

电力设备典型缺陷红外诊断研究

李艳鹏1，张 海2，米康民2

（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.国网山西省电力公司，山西 太原 030001）

电力设备红外诊断技术已成为电力设备状态评价工作的重要手段之一。通过对生产实际中发现的电气连接不良、导线螺旋发热和变压器油箱螺栓发热等典型设备缺陷进行分析，总结了电力设备热缺陷的典型特征，并给出了缺陷致热的内在机理。

电力设备；红外诊断；热缺陷；典型特征

0 引言

红外检测技术是利用被测物因其自身的温度，会不停地向外辐射红外热能，通过吸收这种红外辐射能量，可以测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。

运行中的电力设备，大多数故障都是逐步发生和发展的，而这些故障从热诊断角度来讲一般伴随有热缺陷，电力设备的不同缺陷会因为发热机理和传热路径的不同而引起设备表面不同的发热，对设备表现出的不同热特征进行分析、研究，就可以借此判断设备的缺陷性质和部位[1]。

1 典型缺陷诊断分析

1.1 电气连接不良缺陷

电力设备载流回路电气连接不良、松动或接触表面氧化会引起接触电阻增大。电流通过时，在串联回路中接触电阻变大部位或并联回路中接触良好部位会产生更多的电阻损耗发热，形成明显的过热点，热量会以此为中心向周围导体或介质传递。

电气连接不良缺陷在电力设备中红外诊断率最高，但连接不良存在内部连接和外部连接两种情况，区分不出是内部缺陷还是外部缺陷，就不能正确判断缺陷性质。图1为高压套管外部引线连接不良缺陷。图2为电流互感器内部连接松动缺陷。

图1 套管外部接线头发热

图2 电流互感器内部接头发热

从图1和图2并结合设备的发热和热传递特点分析可知，外部连接不良缺陷图谱有明显的发热点，最高温度点在连接处，且温升向周围呈递减分布。而内部连接不良缺陷图谱与外部连接不良相比，发热区域面积较大，且外部连接部位不是温度最高点，符合热传递规律。

1.2 导线的螺旋状发热分析

在红外诊断中，经常会发现钢芯铝绞线出现螺旋状的发热特征，如图3所示。

图3 导线压接不良引起的发热

DL/T664—2008《带电设备红外诊断应用规范》中也有此类发热，但未阐述其发热原因，文献 [2]解释此类发热为导线散股后表面电场畸变引起电晕发热，但文中检测到的案例发热点已达到160℃，因此并不单是小能量电晕能引起的发热温度。

为了查找发热的根本原因，停电检修期间对此导线进行了检查试验，从图4可看到导线外观已发生变化，导线为LGJQ-240型钢芯铝绞线，24根铝线，其中2根铝线已呈灰白色，呈螺旋状，明显区别于其他铝线，即为图谱中温度高的铝线。

图4 导线散股可见光（发白的为散股线）

表1 导线回路电阻试验数据μΩ

根据表1试验结果可知，24根铝线2根发热铝线承担总电流约55%，比其余22根铝线载流还大，从而导致2根铝线严重发热。由此可见，2根载流量大的导线回路电阻小，与导线线夹连接良好。

为了验证测试分析结果，现场对导线连接线夹处进行了解体验证，发现2根发热铝线已和线夹熔接在一起，进一步证明了测试结果。

通过试验和解体验证可知，导线散股属于压接不良的一种表现形式，导线表面温度冷热交替，呈螺旋状发热的本质在于导线线夹处压接不良或压力不均，压接良好线股温升高于压接不良线股温升。

1.3 电磁致热缺陷分析

对于有工作磁回路或运行中能产生磁回路的高压电气设备，由于设备结构设计不合理、材质问题，漏磁会在附近的导电材料中形成环（涡）流，导致损耗增加而发热。变压器钟罩螺栓发热是一种常见的电磁致热缺陷，发热本身对变压器运行并无影响，但变压器钟罩螺栓温度过高，会引起变压器密封圈老化损坏，造成变压器渗油、受潮，导致缺陷扩大，因此应依据发热情况加以区分，并给出合理的处理措施。图5为变压器钟罩螺栓发热图谱。

图5 漏磁引起变压器油箱螺栓发热

依据DL/T664—2008《带电设备红外诊断应用规范》相关规定，发热原因可能为漏磁在螺栓上形成的涡流发热，采取了更换为不导磁的不锈钢螺栓，但发热未明显改善，如图6所示。

图6 更换不锈钢螺栓处理

考虑变压器运行年限较长，为老旧变压器，未设计安装磁屏蔽，分析可能是由于漏磁在此处的上、下油箱盖分布不同，导致上、下油箱盖存在电位差，而此处又没有有效等电位连接，因此在螺栓上形成电流，从而导致发热。根据分析结果现场采取加装绝缘垫的方法隔离电流通路，有效地降低了螺栓的发热。处理后的红外图谱如图7所示。

图7 处理后红外图

2 结论

通过案例分析和现场试验论证可以总结得出如下结论。

a）对于连接不良发热缺陷，外部连接不良缺陷图谱有明显的发热点，最高温度点在连接处，且温升向周围呈递减分布。内部连接不良缺陷图谱与外部连接不良相比，发热区域面积较大，且外部连接部位不是温度最高点。

b）导线散股属于压接不良的一种表现形式，导线表面温度冷热交替，呈螺旋状发热的本质在于导线线夹处压接不良或压力不均，压接良好线股温升高于压接不良线股温升。

c）变压器钟罩螺栓发热应区分不同情况，分别采用加装短路环、加绝缘垫或更换不锈钢螺栓等方式消除缺陷。

[1]陈衡，侯善敬.电力设备故障红外诊断 [M].中国电力出版社，1999：1-10.

[2]陈邓伟，王长义.基于功率损耗原理分析的电气设备发热研究 [J].电气技术，2013，（1）：43-45.

Research of Infrared Diagnosis of Electrical Equipment Typical Defects

LIYanpeng1,ZHANG Hai2,M IKangm in2

（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

Infrared diagnosis technology ofelectric equipmenthasbecome one of the importantmeans to evaluate the state ofelectric equipment.In this paper,the typicalequipmentdefects such as poor electric connection,electric wire spiralheatand transformer tank bolt heating were analyzed.Based on the analysis,the typical characteristics of thermal defects were summarized.Furthermore,the inner mechanism ofheating defectswereanalyzed.

electricalequipment；infrared diagnosis；thermaldefects；typicalcharacteristics

TM83；TN219

A

1671-0320（2016）06-0008-03

2016-07-21，

2016-10-14

李艳鹏（1982），男，山西高平人，2007年毕业于西南交通大学电力系统及其自动化专业，硕士，高级工程师，从事高压试验与带电检测技术工作；

张 海（1980），男，山西榆次人，2006年毕业于太原理工大学电力系统及其自动化专业，硕士，高级工程师，从事高压开关管理工作；

米康民（1973），男，山西河津人，1994年毕业于武汉水利电力大学高电压及绝缘技术，高级工程师，从事高电压试验技术研究工作。