简析变电设备的发热及红外测温设备的应用

   变电设备的发热在日常运行中是一个不容忽视的现象,设备发热不仅可导致设备绝缘老化、寿命变短、变形,甚至熔接和绝缘击穿,严重危急到设备安全可靠运行,所以及时发现设备发热缺陷,将其隔离、消除,可以大大高设备供电的可靠性,减少设备因发热造成事故的概率,保证设备安全运行。 
  关键词发热 特点 危害 测温手段 处理 红外测温仪 
  变电设备的发热具有隐蔽性,一般不宜发觉。同时变电设备均带电,无法用常规方法测温,当能用眼睛看见设备发热的时候已为时已晚,所以及时发现设备发热缺陷,并采取有效措施处理,防止事故扩大,对于运行人员至关重。为及时发现、消除变电设备发热缺陷,高变电设备供电可靠率,防止事故发生,特从变电设备发热故障的特点、原因、危害等方面进行论述。 
  一、变电设备发热故障特点 
  1.随机性。由于影响变电设备产生发热故障的原因有好多种,所以发生发热故障的设备和时间是不定的,具有随机性。 
  2.阶段性。绝大多数变电设备发热故障的发展演变过称,在时间上都是可分为三个阶段,即因设备发热造成设备零件功能(或性能)劣化的潜伏期、发展期和损坏期。 
  3.隐蔽性。发热故障发展在时间上的阶段性,必然在空间尺度上表现为从微观到宏观,从局部到整体,从隐蔽到显露的发展过称。也就是说,发热故障在潜伏阶段和发展的初期往往是隐蔽地进行着,只有到了事故发生后才被发现。 
  4.多发性。在运行变电设备中,发热故障占有较高的发生率,具有普遍性。 
  二、引起设备发热的原因 
  1.设备自身质量问题。由于设备设计、安装、材料的选择不合理或工艺不良,造成设备自身“先天性”缺陷,不能满足正常运行方式需求。 
  2.环境因数。由于设备使用环境温度偏高,造成设备运行温度普遍升高。大风沙、重污染的地区,极易造成设备绝缘降低,导电部分电阻增大,设备发热。环境温差大及电磁场的作用,使得设备部件变形或螺丝松脱等,造成发热等。 
  3.负荷大。由于电网结构或运行方式等原因,造成设备所带负荷增大,使得设备运行温度升高。 
  4.设备倒闸操作不到位。由于设备自身原因或运行人员操作设备不到位,使得设备合闸不到位,使得合闸接触面减小,接触部分电阻增大,造成设备发热。 
  5.设备自然老化。由于设备部件的自然老化使得其结构变形,导电率升高,造成发热。 
  6.设备运行、检修中因其他原因造成设备损伤或检修工艺不良等,造成设备发热。 
  三、发热对变电设备的危害 
  1.设备发热使导体接触部分电阻增大,最后烧坏接触面,影响正常运行。 
  2.可能恶化导电部分的接触状态(如隔离开关接触部分因高温熔接等),导致破坏电器的正常运行。 
  3.降低变电设备绝缘材料的绝缘性能。 
  4.降低变电设备金属材料的机械强度。 
  5.减少设备使用寿命。 
  四、现变电设备测温的手段 
  测量一个物体的温度,一般采用两种方法,即接触式测量和非接触式测量。接触式测量可通过热电偶、热阻设备/热敏电阻、双层金属片、液体膨胀设备/温度计、半导体传感器来实现;非接触式测温可通过红外点温仪、红外热成像仪来实现。对于电气设备来说除了用接触式测量设备温度外,还用非接触的方法来测量设备温度。 
  五、红外测温仪原理及性能 
  1.红外测温仪原理 
  红外测温仪通过镜头接受目标的红外辐射能量,目标的红外辐射能量由镜头聚焦在探测器上,探测器把红外辐射能量分布转为视频信号,经过处理把目标红外辐射能量分布的视频信号、显示成目标的红外热像,对目标的红外热像进行温度测量、处理、分析和存储。 
  2.红外测温仪性能 
  2.1便捷性。红外测温仪可以在一定距离内实时、定量、带电检测发热点的温度,通过扫描,还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图,直观形象,而且灵敏度高,不受电磁场干扰,便于现场使用。红外热像仪坚实、轻巧、易于携带。尤其在变电设备的日常、特殊测温工作中,对设备发热缺陷的及时发现、跟踪,供发热相关数据有助于工作人员正确判断缺陷性质,保证了设备安全可靠运行起到至关重。 
  2.2安全性。红外测温技术具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点,给运行设备在线监测供了一种有效的手段。它能够在仪器允许的范围内安全地读取难以接近的或不可到达的目标温度,还可在测温较困难的区域进行精确测量。红外监测不需辅助信号源和装置,从而不会对运行中的设备造成其他损害和负面影响,属于无损监测。 
  2.3精确性。红外测温仪可以将探测到的数据精确量化,且精度通常都在±2℃以内。它可以在-2—+2℃宽量程内以.5℃的高分辨率监测电气设备的致热故障,揭示出如导线头或线夹发热,以及电气设备局部过热等。红外测温技术除了拍摄红外图像外,还捕获一幅数字照片,两者融合有助于识别和定位故障,从而能够为第一时间准确修复故障供可靠的数据资料和依据。 
  2.4使用面广,效益高。红外测温仪适用于广大发电厂、变电站和输配电等所有高压电气设备的故障检测,而且可实现大面积快速扫描成像,状态显示快速、灵敏、直观、劳动强度低、监测效率高。 
  2.5易于计算机分析,促进智能化发展。红外测温设备配备了功能强大的软件,用于存储和分析热图像并生成专业报告。通过相关软件,可以对热图像中的发射率,反射温度补偿以及调色板等关键参数进行调节,反射温度补偿以及调色板等关键参数进行调节,从而进一步高检测的准确性。 
  2.6利于生产管理方式创新。红外监测与故障诊断有助于实现电力设备的状态管理和状态检修体制的过渡,通过对管辖的设备运行状态实施温度管理,根据每台设备的状态演变情况进行有针对性的维修,并通过红外诊断评价设备维修质量。 
  六、设备发热缺陷的处理 
  1.发现设备有发热现象,首先应结合环境温度、该设备所带负荷情况及发热部位、现象等,并与设备相邻相及相关设备温度进行相应比较,判断设备发热原因。 
  2.如因负荷增大使得设备三相均“发热”(温度升高),在未超过设备能够承受的范围时,可向调度汇报并加强设备负荷和温度的监视。如设备温度已超过所能承受的值,应立即汇报相应调度,求降负荷。 
  3.如因设备操作不到位、自然老化、损伤等原因造成设备某部件发热时,可跟据发热程度记缺,如属一般、严重缺陷应加强监视并汇报上级部门,做好设备缺陷跟踪,及时掌握设备发热缺陷情况,防止缺陷进一步发展。如属危急缺陷,应立即汇报相关调度和上级主管部门领导,申请将发热设备停电处理,必时可自行隔离该设备,防止事故发生。 
  七、 结束语 
  发热现象在运行电气设备比较常见,且对电网安全运行有着很大的影响。一个微小的发热有可能造成设备损坏或电网事故,给安全生产带来较大的危害,降低设备发热故障率,除了加大设备改造力度、高设备档次外,还通过先进的技术手段,如红外测温仪测试等方法来判断设备接触部位是否接触良好,以便及时发现、处理问题,避免因发热而导致设备事故的发生。 
  参考文献 
  1《电气设备状态监测与故障诊断技术》中国电力出版社,29.3 
  2《电气设备红外诊断实用教程》中国电力出版社,23.1 
  3《电力系统故障分析(第3版)》中国电力出版社,21.2 
  4《电力设备异常运行及事故处理手册》中国水利水电出版社,29.5