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红外成像技术在百万千瓦机组 电气设备应用分析 俞震华 （上海外高桥第二发电有限责任公司　上海市　200137） 【摘　要】文章概括了红外检测技术诊断方法和判断依据，阐述了上海外高桥第二发电厂应用红外成像技术直接检测百万千瓦机组中发电机、电动机、变压器、高压套管、避雷器、架空线路、电缆等的电气主要设备缺陷的经验，并对红外成像工作过程中发现的问题进行了探讨与总结。 【红外成像】关键词　1000 MW机组　电气设备　设备检测 0　引言 随着单台百万千瓦等级的火力发电机组在全国各地相继投入运行，其具有的大机组、超高压、大电网的特性对电力设备的可靠性要求越来越高。为了保证电力设备运行的可靠稳定，，，，，，，，， 1　电气设备的发热原因 设备故障红外诊断的前提是用红外方法检测设备运行状态的变化及故障信息。许多电力设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态变化为征兆表现出来。根据发热原理，，，=I2R）。此类缺陷经常出现在断路器、隔离开关和串联电抗器等设备上。 1.2 电压致热型设备 在正常状态下，电气设备内部的电介质或载流导体与周围的绝缘介质在交流电压作用下，，δ增大，，ωC tanδ （1） 式中ω——交变电压角频率，rad/s； C——介质的等值电容，F； 此类缺陷经常出现在电容器、避雷器和电压互感器等设备上。 1.3 综合致热型设备 此类故障产生的原因较复杂，如由于设备结构设计不合理或铁芯材质不良、铁芯片间绝缘受损等，，，，(如避雷器和绝缘子) 在正常运行状态下，，，，，， 用红外热像仪检测时一般先对所有应测部位进行全面扫描，，；，，；IS（0.3～0.5额定电流），待温升稳定后记录所有绕组接头的热谱图并对其进行分析分析，此方法可通过寻找温升异常的接头来定位接触电阻偏大的定子绕组接头。 3.2 电动机内部故障的诊断 电动机设备故障主要发生在接线桩头、轴承和联轴器、定子铁芯与绕组、换向器等部位。 由于安装调整不到位、轴承受力不正常、润滑油量不足等原因都能引起轴承摩擦损耗增大，导致发热。因此用温度判别法和同类比较法相结合来检测电动机运行中的轴承温度，能取到很好的预防效果。 红外成像仪虽然只能分析电动机表面温度，但随着电机内部温度的升高，其外表面的温度也升高，(1)顶部是高温区，(2)套管升高座附近温度最高；(3)本体呈现一个明亮的红外热图像。无论负载轻重，，，， 导致变压器箱体局部过热可能有2种原因：一种是由漏磁在箱体产生的涡流损耗引起发热，这种发热特征是的温度较高，伴有钟罩螺栓过热发红等现象，红外成像温度在100～300 ℃；另一种是由于发热区域附近的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的，由于其发热时间长而且比较稳定，故障点的热量可以通过热传导和对流传导与周围的导体或绝缘材料发生热量传递，引起这些部位的温度升高。因此这种发热特征的发热点温度较低，通常比附近箱体表面高出几摄氏度。此类发热故障与变压器因涡流损耗引起的发热最大的不同就是其热像图不具有环流形状，并且绝缘不良引起的局部发热多同时伴有变压器油的气化，可以结合油色谱分析来具体判断故障性质。 3.3.3 变压器油回路异常 利用热成像仪扫描变压器散热器表面温度是否均匀可判断变压器油回路有无堵塞情况，其原理就是根据金属容器与绝缘油热比值不同的物理特性。同理可用扫描油枕表面温度的分界面的方法来判断油枕内的实际油位。 3.4 高压套管内部故障的诊断 高压套管内部故障主要包括接触不良、介损超标、绝缘油劣化和缺油、局部放电等。 3.4.1 高压套管接触不良的诊断 高压套管接触不良多发生在接线桩头处，通常在端部出现局部高温，其产生原因可能是内部并线压接不良或者是外部接线表面脏污和接线螺栓未紧固。针对此类型的故障，可用相对温差法以测得的三相温度为依据，计算相对温差，参考《带电设备红外诊断技术应用规范》[1]所规定的数值以确定其故障性质。 3.4.2 高压套管介损超标的诊断 高压套管介损超标通常是因为套管上部密封不良而进水引起电容式套管电容芯子的绝缘材料受潮、老化或油劣化。以500 kV套管为例，若超标介损值为2％，套管的等值电容为500 pF，那么根据式（1）计算得出介损的发热功率为453.45 W。由此可见，介质损耗引起套管的发热功率都较小。根据实际运行的经验，其运行时的温升比正常套管高0.3～0.9 K。因此在用同类比较法判断此类故障时需要采用精度在0.1 ℃以上的成像仪，并且检测不同的对象都必须保持同样的距离，以保证测试数据的可比性。 3.4.3 高压套管内部缺油的诊断 由于变压器油和空气的传热系数不同，两者的热容量和吸热性能也不相同，所以当高压套管内部缺油时，在油与空气的分界面处形成一个较大的温度梯度，，，，，，，，，，，，，