摘要：测量电气设备温度，非接触红外线热成像仪可以从安全的距离测量一个物体的表面温度，使其成为电气设备维修操作中不可缺少的工具。红外热成像仪是通过非接触探测红外热量，并将其转换生成热图像和温度值，进而显示在显示器上，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。能够将探测到的热量精确量化，能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。本文将红外热成像诊断技术在河北大唐国际张家口热电有限责任公司（以下简称“张家口热电公司”）的电气设备发热故障诊断应用情况进行阐述和分析，并结合实际案例，综合评价红外热成像诊断技术应用的效益。
关键词：红外热成像；电气设备；发热故障诊断
电气设备发生故障而引发事故大都不是一下子发生的，其间有一个变化过程。在电力系统运行中载流导体会因为电流效应产生电阻热损耗，由于电气元部件逐渐出现松动、破裂、锈蚀等造成接触电阻增加，致使电气元件温度升高，出现异常发热现象。在电力系统中电能输送的整个回路上存在数量繁多的连接件、接头或触头。在理想情况下，输电回路中的各种连接件、接头或触头接触电阻低于相连导体部分的电阻，那么，连接部位的损耗发热不会高于相邻载流导体的发热，然而一旦某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，该部位就会有更多的电阻损耗和更高的温升，从而造成局部过热故障。
为保证电力生产安全高效运行，对电力设备状态检修提出了更高的要求。由于状态检修主要依赖于对运行中设备的状态检测以及在线监测手段，所以，电力设备带电运行状态检测在电力安全生产中起着重要的作用。采用红外热成像仪直接观察和测量就可发现这些电气设备过热异常现象，掌握潜存故障的位置和严重程度，根据需要，安排维修，消除隐患。红外线热像仪是一种电气设备过热故障预知检测有效检测仪器，具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像，热像图是设备运行状态下热状态及其温度分布的真实描写，通过对设备热像图的分析来诊断设备的状态及其隐患缺陷。采用红外成像技术可开展以下电力设备状态检测与故障诊断工作：
各类导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷;
各类高压开关内中心触头接触不良缺陷;
各类CT一次内中心及外中心连接不良缺陷、本体及油绝缘不良缺陷以及内中心铁芯、线圈异常不良过热陷;
各类PT绝缘不良缺陷、缺油以及内中心铁芯、线圈异常不良过热缺陷;
各类电容器过热、耦合电容器油绝缘不良和缺油(低油位)缺陷;
各类避雷器内中心受潮缺陷、内中心元件老化或非线性特性异变缺陷;
各类绝缘瓷瓶表面污秽缺陷，零值绝缘子检测，劣化瓷瓶检测;
高压电气设备运行状态检测与内、外中心故障诊断：
隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷;
发电机运行状态检测、电刷与集电环接触状态检测、内中心过热检测;
电力变压器箱体异常过热，涡流过热，高、低压套管上、下两端连接不良以及充油套管缺油(低油位)缺陷;
各类电动机轴承缺油、磨损以及本体内、外中心异常过热。
张家口热电公司一期工程(2×300MW)#1、2机组分别于2009年12月11日和2010年02月12日完成168小时满负荷试运投入运营。全厂主要电气设备介绍：哈尔滨电机厂生产型号为QFSN-300-2发电机。两台机组分别以发电机变压器组接入电厂 220kV 母线，电厂220kV主接线采用双母线接线，然后通过双回220kV线路接入张家口万全黄金岛变电所。220kV升压站主接线采用双母线接线,共计7个间隔：主变进线2回、线路出线2回、起动/备用变压器出线1回、母联1回、PT间隔1回。起备电源接线——全厂设1台起动/备用变压器，电源从厂内 220kV 配电装置引接，低压侧经 6kV 共箱封闭母线与机组厂用6kV配电装置的备用电源供电开关相连。每台机组设2段独立的6kV工作段，常用电源取自发电机出口并接高压厂用变压器低压侧，为机组各重要辅机及低压配电中心负荷供电，进而由各区域低压配电系统向全厂用电设备供电。
张家口热电公司在建厂之初，就采购了红外热成像仪开展此方面的电气设备状态检测工作，并多次及时发现电气运行状态异常的设备隐患。
2013年12月4日，电气点检员红外成像时发现2212-4隔离刀闸B相接触点温度偏高，当时空气温度约为-1℃，A相温度2℃、B相温度59℃、C 相温度2℃。（见下图）
2013年12月5日上午9点，再次对该设备进行红外成像，外部气温约为-3℃，B相温度为50℃。15:30，该点温度自北向南观测温度达到153℃。（见下图）
依照DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》分析，判断该缺陷属于危急缺陷，后紧急申请倒运设备，并利用停电机会对该缺陷进行了处理，避免了一次非停事件发生。
2017年2月28日进行变电站红外成像检测，发现2201-5隔离开关A相温度异常偏高（67℃），C相轻微升高（15℃），其余开关触头均为5℃左右。3月1日再次测量，A相温度30℃；3月2日，成像A相温度65℃，3月3日多次成像，最高温度117℃。（见下图）
随后利用机组停运检修机会对该缺陷进行了处理，又避免一起非停事件发生。
2017年3月20日，结合春检检查，对变电站设备进行红外成像。本次成像发现2212-2隔离开关A相接线端子（南侧）温度异常超温，最高点温度为94.2℃。（见下图）
依照DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》判断分析，该缺陷属于严重缺陷（大于90℃小于130℃）。与电网沟通联系，及时采取相应措施，之后利用机组检修机会进行了缺陷的处理，避免一起重要设备损坏事件发生。
另外，张家口热电公司专业技术人员不仅仅利用红外热成像技术来监测变电站电气设备，还用来监测发电机、变压器、高压电动机、重要负荷电缆等设备的运行状态。为此，经过调研与研究，还专门为重要辅机电动机的电缆接线盒盖和机组励磁变箱体上安装了红外检测窗口。（见下图）
这是一种采用耐高压玻璃，具有防爆绝缘功能的红外视窗，可以用肉眼及测温仪器对关注的位置进行观察与检测，达到对设备健康状态动态检查的效果。通过日常的实时监测避免过热事故带来的设备停运及损坏带来的经济损失。
综上所述，红外热成像诊断为张家口热电公司实现重要设备状态检修提供技术支持，既保证了安全可靠供电，又避免了设备长期运行引起的各类缺陷导致发生的设备故障事件，提高了机组运行的经济效益。
论文作者:袁海涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/11/11
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