關于變電站電氣設備論文
電氣設備熱故障預防措施
【摘要】在電氣設備的熱故障中，紅外線技術能夠?qū)ζ淝捌诘娜毕菀约敖^緣性能做出科學合理的預測，對于傳統(tǒng)型的電氣設備預防性試驗有著積極的作用，也是現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的主要方向。因此，本文就對紅外線技術在電氣設備熱故障中的應用進行探究，希望對于今后電力行業(yè)的發(fā)展有所幫助。
【關鍵詞】電氣設備;熱故障;紅外線技術;應用
在過去，電力設備的維修以及診斷主要依據(jù)的原則就是“事后維修體制、預防維修體制”。在1985~1990年之間，我國有80%左右的變壓器事故是在預試達到標準的情況下發(fā)生的;在2000~2003年期間，我國電氣設備在預試達到標準情況下發(fā)生事故的概率是90%。這些事實表明，雖然在預防性試驗中投入了大量的時間、精力以及資金，但是成果甚微，造成這個現(xiàn)象的主要原因就是：電氣設備沒有處于正常的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，對于運行數(shù)據(jù)的反映不夠真實，試驗的周期不能夠符合設備故障的規(guī)律。所以，在國內(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。其實早在1949年，Leslie等人就首次提出了在對高壓輸電線路過熱的接頭使用紅外線技術進行檢測的思路，而且還對電阻測輻熱計制作出來的紅外輻射計對過熱接頭測量的方法進行了具體的描述。隨著科學技術的發(fā)展，紅外探測元器件和儀器系統(tǒng)的出現(xiàn)，正式打開了紅外測溫儀器對電力設備熱故障進行檢測的新篇章，并在此基礎上不斷發(fā)展，進一步改進和完善紅外檢測儀器，擴大紅外線的使用范圍，結(jié)合實際提高其使用的效果。近年來，我國也開始引進比較先進的紅外熱像儀，并且在實際中加以運用，對于變電站內(nèi)以下不良故障現(xiàn)象加以解決，取得了一定的成績，并且建立了相關的熱像圖數(shù)據(jù)庫面對停電檢修而造成的大量經(jīng)濟損失有效降低了。
1基本原理
以物理學的知識來說，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，物體的溫度越高，其發(fā)射的紅外輻射的能量就強。對于紅外線在電氣設備熱故障的應用，就是充分利用了帶電設備的制熱效應，使用專業(yè)的儀器對于電氣設備的表面的紅外輻射信息進行采集和整理，從而對電氣設備的狀況以及缺陷得出相關的結(jié)論。
2紅外線技術
對于紅外檢測技術來說，其是一種在線進行監(jiān)測的高科技檢測技術，其是把集光成像技術、計算機技術以及圖像處理技術統(tǒng)一整體，對于物體的紅外線進行收集整理，對其熱像呈現(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行準確合理的判斷，具有實時、高效、便捷等優(yōu)點。對于電氣設備的前期階段中存在的故障問題以及絕緣性能能夠提供科學可靠的預測，把傳統(tǒng)電氣設備的預防性試驗維修提升到預知狀態(tài)檢修，同時這也是現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的一個關鍵性方向。隨著科學技術的不斷發(fā)展，在運用紅外檢測以及診斷技術時，具有距離遠、不取樣、不接觸、準確、快捷、直觀等優(yōu)勢，對于電氣設備中存在的問題能夠做到實時地進行監(jiān)測以及診斷，因此，這項技術受到國內(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)中加入紅外線檢測技術，不僅僅能夠?qū)τ陔姎庠O備的可靠性以及有效性進行提升，還能夠進一步提高設備運行的經(jīng)濟效益，降低其后續(xù)的維修和檢測成本，是現(xiàn)階段在預知維修檢測環(huán)節(jié)中比較經(jīng)濟高效的手段。在使用紅外熱像技術對于在線電氣設備進行檢測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，主要是對無損進行探測，檢測設備的運行性能以及其運行狀態(tài)的一種技術。和傳統(tǒng)的測溫手段進行比較，熱像儀能夠在一定的距離之內(nèi)進行實時、定量以及在線檢測對發(fā)熱點的溫度進行檢測，通過相關的額掃描，還能夠?qū)τ谠O備運行狀態(tài)中的溫度梯度熱像圖進行繪制，靈敏度比較高，還能夠杜絕電磁場的干擾，可以在現(xiàn)場直接進行使用。與此同時，它還能夠在-20～2000℃之間以0.05℃的高分辨率對電氣設備中存在的熱故障進行檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)線路接頭或者線夾過熱，或者電氣設備中局部過熱的部位等等。
3電氣設備的發(fā)熱來源
3.1電阻損耗發(fā)熱
在電力系統(tǒng)中，其中導電回路的金屬導體中都是有其電阻，在負荷電流經(jīng)過時，就會有一部分的電能以焦-楞次定律通過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
對于一些通過固體、液體或者是氣體等電介質(zhì)材料組成的絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓電氣設備中是不可或缺的。同時，在所有的電氣設備中，金屬導電材料以及電介質(zhì)絕緣材料是必不可少的。同樣地，在作交變場的作用下，導電體周邊的電介質(zhì)也會發(fā)生相應的能量損耗，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，和導體中經(jīng)過的電流沒有關系。所以，在電氣設備上面加上電壓，即使不進行輸送電流也是會發(fā)生介質(zhì)損耗的。在絕緣介質(zhì)的性能下降時，介質(zhì)的損耗會進一步加大，增加有功損耗，設備的運行溫度就會升高。
3.3鐵磁損耗發(fā)熱
在交變磁場的反復磁化的狀態(tài)下，載流導體周邊的鐵磁物質(zhì)會發(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。一般來說，磁滯損耗是和頻率的一次方成正比關系，和最大磁感應強度B的n次方成正比關系。從圖1中可見，渦流是屬于感應電流的一種，在鐵芯的內(nèi)部環(huán)繞著感應強度B呈現(xiàn)旋渦狀進行流動，依據(jù)楞次定律來判斷其流動方向。渦流的產(chǎn)生是需要消耗能量的，接下來就是產(chǎn)生熱能。對于很多電氣設備來說，渦流是非常有害的，不僅會消耗電能，還會使得鐵芯發(fā)熱，功率損耗，造成設備的熱損。
4電氣設備熱故障的預防措施
4.1金具的質(zhì)量
對于變電所中母線以及相關設備線夾金具，在購置的時期應該依據(jù)功能和需要選擇質(zhì)量優(yōu)秀的產(chǎn)品，其動熱穩(wěn)定的性能應該符合相關的要求。同時，尤其需要注意的部分是設備的線夾，其應該采用質(zhì)量上乘的銅、鋁擴散焊工藝的銅鋁過渡產(chǎn)品，杜絕不合格產(chǎn)品的混入使用。
4.2防氧化處理
對于電氣設備接頭的表面位置，都是需要進行相關的防氧化處理，在這個環(huán)節(jié)中應該優(yōu)先采用電力復合脂來對傳統(tǒng)型的凡士林進行代替。4.3接觸面的處理對于接頭的接觸面，應該使用銼刀對于接觸面上嚴重不平衡的位置或者是毛刺進行徹底地清理，保證整個接觸面的整潔度，但是同時還應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)的不應該超出原來截面的3%，而鋁質(zhì)的一般是不能夠超過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于接頭的連接存在著一個誤區(qū)，一般認為對于連接絡酸應該做到緊致化，其實這在實際中存在著一定的錯誤。由于鋁質(zhì)母線的彈性系數(shù)比較小，在螺母的壓力達到其一定的臨界值時，在這個時候在進行增壓，如果使用的材料差，那么就會出現(xiàn)由于壓力過多而造成接觸部位發(fā)生變形的現(xiàn)象，使得接觸面積進一步縮減，接觸電阻從而加大。所以，在進行緊固螺栓的時候，不能過度擰緊，使其達到緊固程度即可。
4.5檢測的措施
在電氣設備運行的過程中，需要值班人員對接頭發(fā)熱的情況進行定期的巡視。對于一些接頭的發(fā)熱狀況，可以采用觀察來加以判斷，例如在設備的運行環(huán)節(jié)中，連接頭的過熱會使得金屬失去原有的光澤度，導體上面的連接點附近的色漆顏色有所加深等等。
5電力設備熱故障中紅外技術的局限性
總而言之，對于任何一項先進的技術都有其瑕疵的地方，對于紅外線技術來說也是如此。就現(xiàn)階段的使用情況來說，其主要的不足之處在于：標定比較困難。雖然紅外線技術有著較高的測溫靈敏度，但是由于受到檢測物體表面發(fā)射率或者是環(huán)境的影響，其準確度會大打折扣，這樣就會難以得到一個準確有效的測溫結(jié)果。除此之外，在一些不容易進行觀察的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷中，例如全封閉的電氣設備、小車柜的開關、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，這樣就會很難做出比較科學的判斷，因此在進行檢測的過程中，應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的有效性和可靠性。
6結(jié)束語
隨著科學技術的不斷進步，紅外線技術在電氣設備熱故障中的使用也是越來越廣泛，但是在使用的環(huán)節(jié)中，還應該注意到紅外線技術的一些局限性，對其不斷進行探究和分析，制定出科學的措施進行解決，這樣才能更好地發(fā)揮紅外線技術的作用。
參考文獻
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