關(guān)于變電站電氣設(shè)備論文
電氣設(shè)備熱故障預(yù)防措施
【摘要】在電氣設(shè)備的熱故障中，紅外線技術(shù)能夠?qū)ζ淝捌诘娜毕菀约敖^緣性能做出科學(xué)合理的預(yù)測(cè)，對(duì)于傳統(tǒng)型的電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)有著積極的作用，也是現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的主要方向。因此，本文就對(duì)紅外線技術(shù)在電氣設(shè)備熱故障中的應(yīng)用進(jìn)行探究，希望對(duì)于今后電力行業(yè)的發(fā)展有所幫助。
【關(guān)鍵詞】電氣設(shè)備;熱故障;紅外線技術(shù);應(yīng)用
在過(guò)去，電力設(shè)備的維修以及診斷主要依據(jù)的原則就是“事后維修體制、預(yù)防維修體制”。在1985~1990年之間，我國(guó)有80%左右的變壓器事故是在預(yù)試達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下發(fā)生的;在2000~2003年期間，我國(guó)電氣設(shè)備在預(yù)試達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)情況下發(fā)生事故的概率是90%。這些事實(shí)表明，雖然在預(yù)防性試驗(yàn)中投入了大量的時(shí)間、精力以及資金，但是成果甚微，造成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因就是：電氣設(shè)備沒有處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)于運(yùn)行數(shù)據(jù)的反映不夠真實(shí)，試驗(yàn)的周期不能夠符合設(shè)備故障的規(guī)律。所以，在國(guó)內(nèi)外的電力行業(yè)中開始了新型的狀態(tài)維修體制的探索。其實(shí)早在1949年，Leslie等人就首次提出了在對(duì)高壓輸電線路過(guò)熱的接頭使用紅外線技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的思路，而且還對(duì)電阻測(cè)輻熱計(jì)制作出來(lái)的紅外輻射計(jì)對(duì)過(guò)熱接頭測(cè)量的方法進(jìn)行了具體的描述。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外探測(cè)元器件和儀器系統(tǒng)的出現(xiàn)，正式打開了紅外測(cè)溫儀器對(duì)電力設(shè)備熱故障進(jìn)行檢測(cè)的新篇章，并在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展，進(jìn)一步改進(jìn)和完善紅外檢測(cè)儀器，擴(kuò)大紅外線的使用范圍，結(jié)合實(shí)際提高其使用的效果。近年來(lái)，我國(guó)也開始引進(jìn)比較先進(jìn)的紅外熱像儀，并且在實(shí)際中加以運(yùn)用，對(duì)于變電站內(nèi)以下不良故障現(xiàn)象加以解決，取得了一定的成績(jī)，并且建立了相關(guān)的熱像圖數(shù)據(jù)庫(kù)面對(duì)停電檢修而造成的大量經(jīng)濟(jì)損失有效降低了。
1基本原理
以物理學(xué)的知識(shí)來(lái)說(shuō)，世間上的一切物體都能夠發(fā)射一些人眼看不到的紅外輻射能量，同時(shí)，物體的溫度越高，其發(fā)射的紅外輻射的能量就強(qiáng)。對(duì)于紅外線在電氣設(shè)備熱故障的應(yīng)用，就是充分利用了帶電設(shè)備的制熱效應(yīng)，使用專業(yè)的儀器對(duì)于電氣設(shè)備的表面的紅外輻射信息進(jìn)行采集和整理，從而對(duì)電氣設(shè)備的狀況以及缺陷得出相關(guān)的結(jié)論。
2紅外線技術(shù)
對(duì)于紅外檢測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其是一種在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)的高科技檢測(cè)技術(shù)，其是把集光成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)統(tǒng)一整體，對(duì)于物體的紅外線進(jìn)行收集整理，對(duì)其熱像呈現(xiàn)在熒光屏幕上，從而能夠?qū)τ谖矬w表面的溫度分布狀況進(jìn)行準(zhǔn)確合理的判斷，具有實(shí)時(shí)、高效、便捷等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于電氣設(shè)備的前期階段中存在的故障問(wèn)題以及絕緣性能能夠提供科學(xué)可靠的預(yù)測(cè)，把傳統(tǒng)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)維修提升到預(yù)知狀態(tài)檢修，同時(shí)這也是現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵性方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在運(yùn)用紅外檢測(cè)以及診斷技術(shù)時(shí)，具有距離遠(yuǎn)、不取樣、不接觸、準(zhǔn)確、快捷、直觀等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于電氣設(shè)備中存在的問(wèn)題能夠做到實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及診斷，因此，這項(xiàng)技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外電力行業(yè)的重視，并且在近幾年中得到了快速的發(fā)展。在電力行業(yè)中加入紅外線檢測(cè)技術(shù)，不僅僅能夠?qū)τ陔姎庠O(shè)備的可靠性以及有效性進(jìn)行提升，還能夠進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，降低其后續(xù)的維修和檢測(cè)成本，是現(xiàn)階段在預(yù)知維修檢測(cè)環(huán)節(jié)中比較經(jīng)濟(jì)高效的手段。在使用紅外熱像技術(shù)對(duì)于在線電氣設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的主要方法就是紅外溫度記錄法，這種方法最早使用于工業(yè)上面，主要是對(duì)無(wú)損進(jìn)行探測(cè)，檢測(cè)設(shè)備的運(yùn)行性能以及其運(yùn)行狀態(tài)的一種技術(shù)。和傳統(tǒng)的測(cè)溫手段進(jìn)行比較，熱像儀能夠在一定的距離之內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)、定量以及在線檢測(cè)對(duì)發(fā)熱點(diǎn)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)相關(guān)的額掃描，還能夠?qū)τ谠O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)中的溫度梯度熱像圖進(jìn)行繪制，靈敏度比較高，還能夠杜絕電磁場(chǎng)的干擾，可以在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行使用。與此同時(shí)，它還能夠在-20～2000℃之間以0.05℃的高分辨率對(duì)電氣設(shè)備中存在的熱故障進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路接頭或者線夾過(guò)熱，或者電氣設(shè)備中局部過(guò)熱的部位等等。
3電氣設(shè)備的發(fā)熱來(lái)源
3.1電阻損耗發(fā)熱
在電力系統(tǒng)中，其中導(dǎo)電回路的金屬導(dǎo)體中都是有其電阻，在負(fù)荷電流經(jīng)過(guò)時(shí)，就會(huì)有一部分的電能以焦-楞次定律通過(guò)熱損耗的形式消耗在電阻上面。其發(fā)熱的功率公式為：P=KfI2R式中：P———發(fā)熱功率(W);
3.2電介質(zhì)損耗發(fā)熱
對(duì)于一些通過(guò)固體、液體或者是氣體等電介質(zhì)材料組成的絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓電氣設(shè)備中是不可或缺的。同時(shí)，在所有的電氣設(shè)備中，金屬導(dǎo)電材料以及電介質(zhì)絕緣材料是必不可少的。同樣地，在作交變場(chǎng)的作用下，導(dǎo)電體周邊的電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的能量損耗，一般是稱作介質(zhì)損耗，其損耗功率公式如下：結(jié)合上式可知，介質(zhì)的損耗是與其所承受的電壓的平方成正比的，和導(dǎo)體中經(jīng)過(guò)的電流沒有關(guān)系。所以，在電氣設(shè)備上面加上電壓，即使不進(jìn)行輸送電流也是會(huì)發(fā)生介質(zhì)損耗的。在絕緣介質(zhì)的性能下降時(shí)，介質(zhì)的損耗會(huì)進(jìn)一步加大，增加有功損耗，設(shè)備的運(yùn)行溫度就會(huì)升高。
3.3鐵磁損耗發(fā)熱
在交變磁場(chǎng)的反復(fù)磁化的狀態(tài)下，載流導(dǎo)體周邊的鐵磁物質(zhì)會(huì)發(fā)生磁滯、渦流損耗的現(xiàn)象。這一損耗一般是稱為磁滯損耗。一般來(lái)說(shuō)，磁滯損耗是和頻率的一次方成正比關(guān)系，和最大磁感應(yīng)強(qiáng)度B的n次方成正比關(guān)系。從圖1中可見，渦流是屬于感應(yīng)電流的一種，在鐵芯的內(nèi)部環(huán)繞著感應(yīng)強(qiáng)度B呈現(xiàn)旋渦狀進(jìn)行流動(dòng)，依據(jù)楞次定律來(lái)判斷其流動(dòng)方向。渦流的產(chǎn)生是需要消耗能量的，接下來(lái)就是產(chǎn)生熱能。對(duì)于很多電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，渦流是非常有害的，不僅會(huì)消耗電能，還會(huì)使得鐵芯發(fā)熱，功率損耗，造成設(shè)備的熱損。
4電氣設(shè)備熱故障的預(yù)防措施
4.1金具的質(zhì)量
對(duì)于變電所中母線以及相關(guān)設(shè)備線夾金具，在購(gòu)置的時(shí)期應(yīng)該依據(jù)功能和需要選擇質(zhì)量?jī)?yōu)秀的產(chǎn)品，其動(dòng)熱穩(wěn)定的性能應(yīng)該符合相關(guān)的要求。同時(shí)，尤其需要注意的部分是設(shè)備的線夾，其應(yīng)該采用質(zhì)量上乘的銅、鋁擴(kuò)散焊工藝的銅鋁過(guò)渡產(chǎn)品，杜絕不合格產(chǎn)品的混入使用。
4.2防氧化處理
對(duì)于電氣設(shè)備接頭的表面位置，都是需要進(jìn)行相關(guān)的防氧化處理，在這個(gè)環(huán)節(jié)中應(yīng)該優(yōu)先采用電力復(fù)合脂來(lái)對(duì)傳統(tǒng)型的凡士林進(jìn)行代替。4.3接觸面的處理對(duì)于接頭的接觸面，應(yīng)該使用銼刀對(duì)于接觸面上嚴(yán)重不平衡的位置或者是毛刺進(jìn)行徹底地清理，保證整個(gè)接觸面的整潔度，但是同時(shí)還應(yīng)該注意母線加工后的截面減少值有著一定的規(guī)定：銅質(zhì)的不應(yīng)該超出原來(lái)截面的3%，而鋁質(zhì)的一般是不能夠超過(guò)5%。
4.4緊固壓力的控制
在電力行業(yè)中，很多的維修工作人員對(duì)于接頭的連接存在著一個(gè)誤區(qū)，一般認(rèn)為對(duì)于連接絡(luò)酸應(yīng)該做到緊致化，其實(shí)這在實(shí)際中存在著一定的錯(cuò)誤。由于鋁質(zhì)母線的彈性系數(shù)比較小，在螺母的壓力達(dá)到其一定的臨界值時(shí)，在這個(gè)時(shí)候在進(jìn)行增壓，如果使用的材料差，那么就會(huì)出現(xiàn)由于壓力過(guò)多而造成接觸部位發(fā)生變形的現(xiàn)象，使得接觸面積進(jìn)一步縮減，接觸電阻從而加大。所以，在進(jìn)行緊固螺栓的時(shí)候，不能過(guò)度擰緊，使其達(dá)到緊固程度即可。
4.5檢測(cè)的措施
在電氣設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，需要值班人員對(duì)接頭發(fā)熱的情況進(jìn)行定期的巡視。對(duì)于一些接頭的發(fā)熱狀況，可以采用觀察來(lái)加以判斷，例如在設(shè)備的運(yùn)行環(huán)節(jié)中，連接頭的過(guò)熱會(huì)使得金屬失去原有的光澤度，導(dǎo)體上面的連接點(diǎn)附近的色漆顏色有所加深等等。
5電力設(shè)備熱故障中紅外技術(shù)的局限性
總而言之，對(duì)于任何一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)都有其瑕疵的地方，對(duì)于紅外線技術(shù)來(lái)說(shuō)也是如此。就現(xiàn)階段的使用情況來(lái)說(shuō)，其主要的不足之處在于：標(biāo)定比較困難。雖然紅外線技術(shù)有著較高的測(cè)溫靈敏度，但是由于受到檢測(cè)物體表面發(fā)射率或者是環(huán)境的影響，其準(zhǔn)確度會(huì)大打折扣，這樣就會(huì)難以得到一個(gè)準(zhǔn)確有效的測(cè)溫結(jié)果。除此之外，在一些不容易進(jìn)行觀察的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷中，例如全封閉的電氣設(shè)備、小車柜的開關(guān)、合成絕緣子以及線路絕緣子等等，或者是由于其他熱源的干擾而產(chǎn)生異常的發(fā)熱故障，這樣就會(huì)很難做出比較科學(xué)的判斷，因此在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，應(yīng)該有效避免日光或者燈光的直射現(xiàn)象，避開其他的高溫輻射的干擾，這樣才能保障紅外線技術(shù)的有效性和可靠性。
6結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，紅外線技術(shù)在電氣設(shè)備熱故障中的使用也是越來(lái)越廣泛，但是在使用的環(huán)節(jié)中，還應(yīng)該注意到紅外線技術(shù)的一些局限性，對(duì)其不斷進(jìn)行探究和分析，制定出科學(xué)的措施進(jìn)行解決，這樣才能更好地發(fā)揮紅外線技術(shù)的作用。
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