电气设备热故障预防措施

学术论文 2017-12-07 09:16:24
    在过去,电力设备的维修以及诊断主要依据的原则就是“事后维修体制、预防维修体制”。在1985~1990年之间,我国有80%左右的变压器事故是在预试达到标准的情况下发生的;在2000~2003年期间,我国电气设备在预试达到标准情况下发生事故的概率是90%。这些事实表明,虽然在预防性试验中投入了大量的时间、精力以及资金,但是成果甚微,造成这个现象的主要原因就是:电气设备没有处于正常的运转状态,对于运行数据的反映不够真实,试验的周期不能够符合设备故障的规律。所以,在国内外的电力行业中开始了新型的状态维修体制的探索。其实早在1949年,Leslie等人就首次提出了在对高压输电线路过热的接头使用红外线技术进行检测的思路,而且还对电阻测辐热计制作出来的红外辐射计对过热接头测量的方法进行了具体的描述。随着科学技术的发展,红外探测元器件和仪器系统的出现,正式打开了红外测温仪器对电力设备热故障进行检测的新篇章,并在此基础上不断发展,进一步改进和完善红外检测仪器,扩大红外线的使用范围,结合实际提高其使用的效果。近年来,我国也开始引进比较先进的红外热像仪,并且在实际中加以运用,对于变电站内以下不良故障现象加以解决,取得了一定的成绩,并且建立了相关的热像图数据库面对停电检修而造成的大量经济损失有效降低了。
    1基本原理
    以物理学的知识来说,世间上的一切物体都能够发射一些人眼看不到的红外辐射能量,同时,物体的温度越高,其发射的红外辐射的能量就强。对于红外线在电气设备热故障的应用,就是充分利用了带电设备的制热效应,使用专业的仪器对于电气设备的表面的红外辐射信息进行采集和整理,从而对电气设备的状况以及缺陷得出相关的结论。
    2红外线技术
    对于红外检测技术来说,其是一种在线进行监测的高科技检测技术,其是把集光成像技术、计算机技术以及图像处理技术统一整体,对于物体的红外线进行收集整理,对其热像呈现在荧光屏幕上,从而能够对于物体表面的温度分布状况进行准确合理的判断,具有实时、高效、便捷等优点。对于电气设备的前期阶段中存在的故障问题以及绝缘性能能够提供科学可靠的预测,把传统电气设备的预防性试验维修提升到预知状态检修,同时这也是现阶段电力行业发展的一个关键性方向。随着科学技术的不断发展,在运用红外检测以及诊断技术时,具有距离远、不取样、不接触、准确、快捷、直观等优势,对于电气设备中存在的问题能够做到实时地进行监测以及诊断,因此,这项技术受到国内外电力行业的重视,并且在近几年中得到了快速的发展。在电力行业中加入红外线检测技术,不仅仅能够对于电气设备的可靠性以及有效性进行提升,还能够进一步提高设备运行的经济效益,降低其后续的维修和检测成本,是现阶段在预知维修检测环节中比较经济高效的手段。在使用红外热像技术对于在线电气设备进行检测的主要方法就是红外温度记录法,这种方法最早使用于工业上面,主要是对无损进行探测,检测设备的运行性能以及其运行状态的一种技术。和传统的测温手段进行比较,热像仪能够在一定的距离之内进行实时、定量以及在线检测对发热点的温度进行检测,通过相关的额扫描,还能够对于设备运行状态中的温度梯度热像图进行绘制,灵敏度比较高,还能够杜绝电磁场的干扰,可以在现场直接进行使用。与此同时,它还能够在-20~2000℃之间以0.05℃的高分辨率对电气设备中存在的热故障进行检测,能够及时发现线路接头或者线夹过热,或者电气设备中局部过热的部位等等。
    3电气设备的发热来源
    3.1电阻损耗发热
    在电力系统中,其中导电回路的金属导体中都是有其电阻,在负荷电流经过时,就会有一部分的电能以焦-楞次定律通过热损耗的形式消耗在电阻上面。其发热的功率公式为:P=KfI2R式中:P———发热功率(W);
    3.2电介质损耗发热
    对于一些通过固体、液体或者是气体等电介质材料组成的绝缘结构,在高压电气设备中是不可或缺的。同时,在所有的电气设备中,金属导电材料以及电介质绝缘材料是必不可少的。同样地,在作交变场的作用下,导电体周边的电介质也会发生相应的能量损耗,一般是称作介质损耗,其损耗功率公式如下:结合上式可知,介质的损耗是与其所承受的电压的平方成正比的,和导体中经过的电流没有关系。所以,在电气设备上面加上电压,即使不进行输送电流也是会发生介质损耗的。在绝缘介质的性能下降时,介质的损耗会进一步加大,增加有功损耗,设备的运行温度就会升高。
    3.3铁磁损耗发热
    在交变磁场的反复磁化的状态下,载流导体周边的铁磁物质会发生磁滞、涡流损耗的现象。这一损耗一般是称为磁滞损耗。一般来说,磁滞损耗是和频率的一次方成正比关系,和最大磁感应强度B的n次方成正比关系。从图1中可见,涡流是属于感应电流的一种,在铁芯的内部环绕着感应强度B呈现旋涡状进行流动,依据楞次定律来判断其流动方向。涡流的产生是需要消耗能量的,接下来就是产生热能。对于很多电气设备来说,涡流是非常有害的,不仅会消耗电能,还会使得铁芯发热,功率损耗,造成设备的热损。
    4电气设备热故障的预防措施
    4.1金具的质量
    对于变电所中母线以及相关设备线夹金具,在购置的时期应该依据功能和需要选择质量优秀的产品,其动热稳定的性能应该符合相关的要求。同时,尤其需要注意的部分是设备的线夹,其应该采用质量上乘的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品,杜绝不合格产品的混入使用。
    4.2防氧化处理
    对于电气设备接头的表面位置,都是需要进行相关的防氧化处理,在这个环节中应该优先采用电力复合脂来对传统型的凡士林进行代替。4.3接触面的处理对于接头的接触面,应该使用锉刀对于接触面上严重不平衡的位置或者是毛刺进行彻底地清理,保证整个接触面的整洁度,但是同时还应该注意母线加工后的截面减少值有着一定的规定:铜质的不应该超出原来截面的3%,而铝质的一般是不能够超过5%。
    4.4紧固压力的控制
    在电力行业中,很多的维修工作人员对于接头的连接存在着一个误区,一般认为对于连接络酸应该做到紧致化,其实这在实际中存在着一定的错误。由于铝质母线的弹性系数比较小,在螺母的压力达到其一定的临界值时,在这个时候在进行增压,如果使用的材料差,那么就会出现由于压力过多而造成接触部位发生变形的现象,使得接触面积进一步缩减,接触电阻从而加大。所以,在进行紧固螺栓的时候,不能过度拧紧,使其达到紧固程度即可。
    4.5检测的措施
    在电气设备运行的过程中,需要值班人员对接头发热的情况进行定期的巡视。对于一些接头的发热状况,可以采用观察来加以判断,例如在设备的运行环节中,连接头的过热会使得金属失去原有的光泽度,导体上面的连接点附近的色漆颜色有所加深等等。
    5电力设备热故障中红外技术的局限性
    总而言之,对于任何一项先进的技术都有其瑕疵的地方,对于红外线技术来说也是如此。就现阶段的使用情况来说,其主要的不足之处在于:标定比较困难。虽然红外线技术有着较高的测温灵敏度,但是由于受到检测物体表面发射率或者是环境的影响,其准确度会大打折扣,这样就会难以得到一个准确有效的测温结果。除此之外,在一些不容易进行观察的内部结构缺陷中,例如全封闭的电气设备、小车柜的开关、合成绝缘子以及线路绝缘子等等,或者是由于其他热源的干扰而产生异常的发热故障,这样就会很难做出比较科学的判断,因此在进行检测的过程中,应该有效避免日光或者灯光的直射现象,避开其他的高温辐射的干扰,这样才能保障红外线技术的有效性和可靠性。
    6结束语
    随着科学技术的不断进步,红外线技术在电气设备热故障中的使用也是越来越广泛,但是在使用的环节中,还应该注意到红外线技术的一些局限性,对其不断进行探究和分析,制定出科学的措施进行解决,这样才能更好地发挥红外线技术的作用。
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