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摘要：本文主要对变电设备故障及红外诊断方法进行分析，分析变电设备的热故障，并采用红外检测技术对变电设备的热故障进行诊断。根据不同的气象条件，环境温度，负荷电流，发热部位等对现场测温可能造成的影响，运用多种红外诊断方法进行对比分析，采取不同的推导方法并进行综合分析判断。
关键词：变电设备；红外测温；诊断
1前言
变电设备在运行工作的过程中要受到一定的电压和电流，从而产生热量。当变电设备发生故障时，其高温过热的部分是不同的。从红外检测的角度来看，变电设备的故障主要分为外部故障和内部故障。外部故障能够通过红外检测获得直观的有关故障信息，是裸露在变电设备外部部位发生的故障。外部故障通常是以局部过热的形式向周围辐射红外线，在变电设备的红外图像中常常表现为局部故障点的过热。变电设备内部故障的发热时间持续较长，与故障点相接触的物质都会传出热量。在良好的导热体的情况下，内部故障所产生的热量不断地传到外壳，从而改变设备表面的温度分布。因此，通过红外检测可以间接地诊断变电设备的内部故障。
2变电设备外部故障的诊断
采用红外检测技术可以有效的对变电设备的以下外部故障进行诊断。
（1）各种裸露接头、线夹、导电板外连接以及软连接不良引起的过热缺陷。主要原因有连接处电阻增大，在电流的作用下过热。
（2）刀闸的刀口与触指以及转动帽与球头结合不良而引起的刀口过热和转动体过热。
（3）支持绝缘子发热缺陷。正常的支持绝缘子在靠近导体处有轻微发热，异常绝缘子则表现为整体或局部明显发热。
（4）穿墙套管支撑板发热。大电流穿墙套管的支撑铁板未开口，引起较大的涡流损耗而发热。
（5）变压器类设备箱体上因漏磁产生的涡流损耗而引起的过热。这种缺陷主要因设计不合理使得漏磁在螺栓或箱体上感应出涡流而引起过热。其热像特征是以漏磁通穿过而形成环流的区域为中心的热谱图。
3变电设备内部故障的诊断
变电设备的内部故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，由于红外线的穿透能力较弱，基本不能穿透绝缘材料和设备外壳，因而无法直接用红外热像仪检测到设备内部热缺陷。变电设备内部故障的发热时间持续较长，与故障点相接触的物质都会传出热量，从而引起显著的温升效应。通过对设备的红外检测、热像图的综合分析可以发现其内部是否存在发热缺陷。采用红外诊断技术可有效诊断变电设备的内部缺陷，主要有以下几方面情形：
（1）各种断路器的内部触头接触不良引起的触头过热。由于接触不良，导致接触电阻增大，在电流作用下引起过热。
（2）各种内部连接不良引起的内部过热。这种缺陷主要出现在变压器套管的根部或头部的将军帽内的连接不良、CT的一次接线内连接不良引起的内部过热缺陷。
（3）充油设备缺油。运行中的充油设备中的油介质一般是热量的携带体。所以在设备油位分界处其外壳有一明显的程度不一的温度梯度。灵敏度较高的红外仪可清晰看到该温度分界线。其主要反映在变压器高低压侧套管、PT、以及耦合电容器。
（4）充油设备的内部油绝缘不良。此类缺陷表现为油介质损耗增大，在电压作用下导致设备本体过热。其主要出现在PT、CT、电容器及独立充油套管上。
（5）避雷器内部受潮及阀片老化。由于避雷器的内部结构因型号各异而有所差别，因此诊断此类故障应结合避雷器的具体结构特点分析。
4红外诊断方法
红外诊断方法是变电设备预防性试验必要的有益补充，是开展状态维修必不可少的重要保证。对变电设备缺陷状态的准确判断并进行故障处理是我们应用红外诊断技术的根本目的。在变电设备的红外诊断中，根据不同的气象条件，环境温度，负荷电流，发热部位等对现场测温可能造成的影响，应进行对比分析，采取不同的推导方法并进行综合分析判断。
4.1表面温度判断法
根据测得的设备表面温度值，对照《交流高压电器在长期工作时的发热》（GB763-90）的有关规定，凡温度超过标准者可根据设备温度超标的程度、设备负荷率大小、设备的重要性以及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质，对在小负荷率下温升超标或承受机械应力较大的设备要从严定性。从而对变压器等主设备在环境参照体和正常相的选择上更要注意。表面温度判断法可以判
4.2相对温差判断法
相对温差判断法是为了排除设备负荷不同、环境温度不同对红外检测和诊断结果造成影响而提出的。“相对温差”是指设备运行状况相同或者基本相同的两个对应测试点之间的温差与其中的较热点的温升值之间比值的百分数。当环境温度过低或设备负荷较小时，设备的温度必然低于高环境温度和高负荷时的温度。部分电流致热型设备的相对温差判据见表-1所示。
对于每一种故障类别只要后面三个条件有一个满足，即可认定设备出现该类型的故障。如变电设备表面温度超过90℃，或者温升超过75℃或者相对温差超过55℃，就认为该设备出现危险热缺陷。
4.4同类判别方法
同类设备之间进行的一种比较就称为同类判别方法。“同类设备”指同一回路或者间隔中的同型设备和同一组设备的三相，即它们的运行状况、环境温度以及运行历史数据相同的同型设备。在同一电气回路中，当三相电流对称和三相设备相同时，比较三相电流致热型设备对应部位的温升值，它们的温升值应该是相似的，不应该存在较大偏差，根据偏差大小可判断设备是否运行正常。当同类温差超过允许温升值的30%时，应该认定为重大缺陷。对于电压致热型设备也还可以通过用允许温升和同类允许温差的指标来进行判断。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。电流型和电压型设备及设备的内、外故障的诊断都可用同类判别方法，因此它适用范围较广。
除了上述的判别方法以外，红外判别方法还有热图谱分析法。热图谱分析法是指根据同类设备在正常和异常状态下的热图谱的差异来判断设备是否正常工作。
5结束语
红外技术对于变电设备的外部缺陷检测和诊断，相对灵敏、准确，分析判断简单易行。但对于变电设备的内部缺陷，尽管在实际应用中发现和诊断了不少缺陷问题，但目前仍未建立统一的标准和绝对准确的规律。因此，必须在实践中不断探索、发展和完善，并通过现场检测的大量热图谱的积累，逐步建立热图像分析处理系统，最终达到掌握通过设备表面温度及热分布场的变化推断设备内部温度变化的规律，从而制定相对准确的内部缺陷判断标准，同时根据设备的热缺陷状态检测缺陷的发展程度，实现依据设备状态指导维修，弥补传统预防性维修的缺陷和不足。
参考文献：
[1]张建文.变电设备故障诊断技术.北京：中国水利水电出版社，2006
[2]谭湛.红外成像测温技术在变电设备中的应用[J].热电技术，2009
[3]杨立.红外热成像测温原理与技术.北京：科学出版社，2012.
论文作者:王鹏朝,张金华,袁昕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/30
标签：设备论文; 故障论文; 缺陷论文; 测温论文; 温差论文; 方法论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第26期论文;