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技術(shù)文章

高壓輸電線路紅外檢測初探 指針式兆歐表

點擊次數(shù):955 發(fā)布時間:2008-9-19

 

前 言


架空高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動脈,其運行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的安全和效益,在華東、華中和廣東曾經(jīng)發(fā)生過高壓架空線路掉線事故。而紅外檢測具有遠距離、不停電、不接觸、不解體等特點,給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)測提供了一種*手段,但是目前我國對線路等的檢測經(jīng)驗還較少,沒有相應(yīng)的國家標準。為此,本文就紅外熱像儀在線路紅外檢測時,警界溫升法[1]和相對溫升法[2]的不足進行了分析。結(jié)合試驗情況,提出了溫差判別法,并對高壓輸電線路缺陷情況進行了探討。



1 高壓線路紅外檢測的故障判別方法


文[1]中提出用發(fā)熱點相對環(huán)境溫度的溫升來判斷熱缺陷,并給出了對不同負荷電流下不同導(dǎo)線接頭過熱的警界溫升表,當被檢測點對環(huán)境溫度的溫升大于表中所規(guī)定的警界溫升時就認為有缺陷,并按表中的警界溫升確定缺陷種類,這種方法簡單、直觀、實用性較強,但是在線路紅外檢測時存在以下不足:



  1)對于架空高壓輸電線路,由于條件限制,不可能準確測量線路周圍的環(huán)境溫度、濕度、風速以及檢測距離,一般采用地面環(huán)境溫度、濕度、風速作線路的環(huán)境參數(shù),估計檢測距離,這樣所測得的發(fā)熱點相對環(huán)境溫度的溫升存在誤差,必然帶來熱缺陷判斷的誤差;



  2)對于高壓直流和交流線路,即使相同材料、相同環(huán)境條件,由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng),在相同負荷電流情況下,交流線路的發(fā)熱應(yīng)比直流嚴重,而文[1]中只根據(jù)導(dǎo)線型號和負荷電流來規(guī)定警界溫升是有局限性的;



  3)不同設(shè)備、不同材料的發(fā)熱特性各不相同,在不同條件下的允許溫升應(yīng)各不相同,例如在有太陽輻射時,會在被檢測對象上附加一定的溫升,這時的警界溫升顯然應(yīng)與沒有太陽輻射時的不一樣,顯然,簡單地采用這種方法來分析熱缺陷并不方便、準確。



  《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》對電流致熱型設(shè)備的熱故障判別提出用相對溫升判斷法,該方法通過分析相對溫差與接觸電阻的變化關(guān)系,依托電力行業(yè)標準《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(DL/T596)中對接觸電阻的規(guī)定[3],確定了分析電流致熱型設(shè)備熱缺陷的相對溫升判據(jù)。這種方法從發(fā)熱的內(nèi)在原因出發(fā)確定判斷方法,克服了一些環(huán)境因素及負荷電流等對測量結(jié)果的影響,對電力設(shè)備的紅外診斷具有指導(dǎo)性,但是對于線路的紅外檢測,該判據(jù)存在不足:



  1)目前我國還沒有對運行中的線路金具接觸電阻的定量的國家標準,該導(dǎo)則中所依托的電力行業(yè)標準《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》中也無規(guī)定,因此難以確定相對溫差判斷標準;



  2)該導(dǎo)則和文[2]中對斷路器、開關(guān)以外的所有其它導(dǎo)流設(shè)備的相對溫升判斷標準與隔離開關(guān)相同,而隔離開關(guān)的接觸電阻要求與線路金具的接觸電阻要求不一樣;



  3) 相對溫升法無法考慮太陽輻射引起的附加溫升;



  4)該導(dǎo)則同時也指出當發(fā)熱點的實際溫升<10 K時,相對溫差值與相對電阻偏差值會出現(xiàn)較大的分散性,影響對設(shè)備缺陷的準確判斷,而這種類型的熱缺陷在線路上占很大比重;



  5) 該導(dǎo)則認為如負荷率接近100%,就可以參照《交流高壓電器在*工作時的發(fā)熱》(GB763—90)來執(zhí)行。



  對于高壓架空輸電導(dǎo)線的發(fā)熱,《交流高壓電器在*工作時的發(fā)熱》(GB763—90)和《高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則》(DL436—91)要求鋼芯鋁絞線的zui高工作允許溫度為+70℃,我國目前還沒有高壓交、直流線路金具發(fā)熱的國家標準,根據(jù)《電力金具通用技術(shù)條件(GB2314—85),電力金具的電氣接觸性能應(yīng)符合下列要求:



  1) 導(dǎo)線接續(xù)處兩端點之間的電阻,應(yīng)不大于同樣長度導(dǎo)線的電阻;



  2) 導(dǎo)線接續(xù)處的溫升應(yīng)不大于被接續(xù)導(dǎo)線的溫升;



  3) 承受電氣負荷的所有金具,其載流量應(yīng)不小于被安裝導(dǎo)線的載流量。



  根據(jù)上述規(guī)則,可以認定在正常負荷運行情況下,接續(xù)管、耐張線夾、調(diào)整板、二線聯(lián)板等處的溫度應(yīng)與直流輸電線路的導(dǎo)線相同或比它小,因此,可以取被檢測對象附近正常運行導(dǎo)線的溫度作為參考溫度,即對于有熱缺陷的地方,可以在離發(fā)熱點1 m遠的地方取導(dǎo)線或線路金具的溫度作參考溫度。



  此時可采用溫差法來判斷:取被測對象附近1m遠的地方正常運行的導(dǎo)線或線路金具的zui高溫度為參考溫度Ta,被測量對象的溫度為T,ΔT=T-Ta,根據(jù)ΔT來判斷熱缺陷情況,這種方法可以消除太陽輻射造成的附加溫升的影響。同時,由于同向性,檢測距離、環(huán)境溫度、濕度、風速等參數(shù)的不準確性帶來的誤差也減小了。



  在對缺陷的判斷標準上,考慮到:



  1)對紅外熱像儀,有一定的測量誤差,如目前很*的AGEMA的THV570和Inframetrics的PM280,它們的精度為±2%(讀數(shù)范圍)或±2℃;



  2)對于已經(jīng)運行很長時間的線路,由于壓接時對導(dǎo)線有損傷,在*運行中有腐蝕、磨損,對于運行中的線路金具如接續(xù)管等,我們認為應(yīng)該有一個允許的溫升范圍,而不一定要嚴格按GB2314—85的標準,即線路金具處的溫度不一定要比周圍正常運行導(dǎo)線的溫度低或相等;



  3)由于測量的誤差和參考點選取的隨機性,選取的參考點溫度就有一定變化范圍,從理論分析和實際觀測結(jié)果來看,這個溫度范圍<2℃;



  4)由于實際的環(huán)境條件千差萬別,使任何紅外熱像儀都不能給出與檢測現(xiàn)場的實際情況吻合的普適的修正方案,再加上紅外熱像儀要求輸入的修正測量溫度的環(huán)境參數(shù)有誤差,因此測量結(jié)果有一定誤差。



  綜上分析,并參考有關(guān)國家標準和國內(nèi)外經(jīng)驗,在滿負荷時(不是額定負荷時,一般的紅外熱像儀可折算到額定負荷),對高壓線路發(fā)熱判別取ΔT超過5℃時可認為有輕微接觸隱患(一般熱缺陷),ΔT超過15℃即為重大缺陷,ΔT超過40℃即為緊急缺陷。由于測量等各方面的誤差,ΔT判斷缺陷界限值不是的,要根據(jù)測量情況具體分析。



  按照上述判斷標準,在實際檢測中判斷熱缺陷效果較好,需要指出的是,由于目前國內(nèi)無相應(yīng)的國家標準,對輸電線路紅外檢測的經(jīng)驗還很少,處在摸索階段,有待進一步研究。



  
2 高壓線路易發(fā)生缺陷部分及原因分析


  根據(jù)大量紅外檢測結(jié)果來看,高壓線路中線路金具的熱缺陷較多,集中在耐張線夾、四分裂變?nèi)至堰B接導(dǎo)流板、跳線線夾、接續(xù)管等機械連接部分,見圖1~6。圖1中參考點溫度38℃,zui高溫度265℃;圖2參考點溫度38℃,zui高溫度92℃;圖3參考點溫度24℃,zui高溫度60.9℃;圖4參考點溫度17℃,zui高溫度24.5℃;圖5參考點溫度22.8℃,zui高溫度27.5℃;圖6參考點溫度25℃,zui高溫度35.4℃。







圖1調(diào)整板、二線連板、耐張線夾多處過熱 圖2間隔棒與跳線連接處過熱 圖3耐張線夾過熱







圖4 直線接續(xù)管過熱  圖5 四變?nèi)龑?dǎo)流板過熱  圖6 四變?nèi)龑?dǎo)流板過熱



從我們對葛南直流高壓線路的紅外檢測結(jié)果來看,抽查了14個耐張塔和部分導(dǎo)線段的接續(xù)管,共發(fā)現(xiàn)20個缺陷點,其故障概率如表1所示。
  


表1 葛南直流線路紅外檢測情況統(tǒng)計


熱缺陷部位
缺陷點 占總?cè)毕蔹c的百分比/%
耐張線夾 6 30
四變?nèi)龑?dǎo)流板 4 20
調(diào)整板 3 15
接續(xù)管 3 15
間隔棒 1 5
其它 3 15



造成過熱的原因為:



  1)氧化腐蝕。由于外部熱缺陷的導(dǎo)體接頭部位*裸露在大氣中運行,長年受到日曬、雨淋、風塵結(jié)露及化學(xué)活性氣體的侵蝕,造成金屬導(dǎo)體接觸表面嚴重銹蝕或氧化,氧化層都會使金屬接觸面的電阻率增加幾十倍甚*百倍;



  2) 導(dǎo)線接頭松動。導(dǎo)體連接部位在*遭受機械震動、抖動或在風力作用下擺動,使導(dǎo)體壓接螺絲松動;



  3) 安裝質(zhì)量差。a) 如接頭緊固件未緊到位;b) 安裝時緊固螺絲上下未放平墊圈或彈簧墊圈,受氣溫熱脹冷縮的影響而松動;c)線夾與導(dǎo)線接續(xù)前未清刷,沒有涂電力復(fù)合脂,或復(fù)合脂封閉不好,使潮氣侵入造成氧化使接觸電阻變大而發(fā)熱;d)鋁導(dǎo)線與銅接點連接未加銅鋁過渡接頭;e) 線夾結(jié)構(gòu)不好,導(dǎo)線在線夾端口受傷斷股;f)線夾大小與導(dǎo)線不配套,輸電線連接點前后截面及導(dǎo)流能力不匹配;g) 線夾結(jié)構(gòu)造成的磁滯渦流損耗發(fā)熱。



3 結(jié)論與建議


  a.用溫差法判別架空輸電線路熱缺陷是一種較適用、合理的方法。



  b.加強導(dǎo)體監(jiān)督,導(dǎo)體和絕緣是電力系統(tǒng)中*的兩部分,導(dǎo)體是電力系統(tǒng)的動脈,導(dǎo)體(如線路金具、導(dǎo)線、接頭等)的性能直接決定電力系統(tǒng)安全和送電性能。*以來,電力系統(tǒng)一直比較重視絕緣監(jiān)督,絕緣事故越來越少,而對導(dǎo)體監(jiān)督就缺乏有力的管理和技術(shù)上的檢測手段,對導(dǎo)體的運行水平就不如絕緣那樣心中有數(shù);紅外熱像儀給我們提供了一種方便有效的導(dǎo)體監(jiān)督手段;



  c.從大量檢測結(jié)果來看,采用爆壓的線路金具故障率比采用液壓的高很多,如廣東高壓線路接續(xù)金具采用液壓后,故障率明顯下降;



  d.在線路安裝施工上要加強管理。

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