8 红外成像技术在百万千瓦机组电气设备应用分析

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1、全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电气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　1000MW机组　电气设备　设备检测0　引言随着单台百

2、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，必须充分依靠科技进步，提高技术监督的水平。虽然传统的绝缘预防性试验对防止电力设备事故的发生起着重要的作用，但它的致命弱点是需要停电试验，并且有些项目对设备具有一定的破坏性，降低了设备的使用寿命。红外检测技术通过其独特的检测手段——非接触式检测及热成像技术来判断设备的运行状态，可以及时了解电力设备现状，有效查找故障原因，并能预测设备未来状态。该项技术在上海外高桥第二发电厂5年的应用

3、中效果良好，为电气设备实现在线监测和状态检修提供了重要的技术保证。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，电气设备可分为电流致热型设备、电压致热型设备和综合致热型设备。1.1　电流致热型设备如果电气设备的某些连接件、接头或触头因连接不良，造成接触电阻增大，则连接部位的热损耗功率P主要是由它传输的电流I和回路电阻R决定（P=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

4、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，会引起能量损耗产生介质损耗发热。当绝缘介质的绝缘性能出现缺陷时，会引起介质损耗角正切值tanδ增大，导致介质损耗发热功率增加，从而引起设备运行温度增加。电压致热型设备的热损耗功率PU333全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　电气是由加在它上面的相电压UX和阻性泄漏电流IR或绝缘电阻RJ决定的，即:PU=UXIR=UX2/RJ=UX2ωCtanδ（1）式中ω——交变电压角频率

5、，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，出现局部或多点短路，可分别引起回路磁滞或磁饱和，或在铁芯片间短路处产生环流，增大铁损并导致局部过热；有些高压电气设备(如避雷器和绝缘子)在正常运行状态下，都有一定的电压分布和泄漏电流，但是，当出现某些缺陷时，将改变其分布电压和泄漏电流的大小，并导致缺陷区域表面温度分布异常；有些由于特殊运行方式，如过负荷、电压变化过大、单相运行等

6、原因引起局部发热。综合致热型缺陷经常出现在变压器、发电机及与其相关联的设备上。2红外检测技术诊断方法和判断依据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，找出热态异常部位；然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温，并拍摄热像图；应用分析软件进行详细分析，确定故障性质，提出处理意见；制作检测报告和异常热像图；对检测出的异常设备图谱，根据以下几种方法判断其故障性质：温度判断法、同类比较法、相对温差法、档案分析法、图像特征判断法、实时分析法等。3红外检测技术在百万千瓦机组电气设备上的检测目前我国百万千瓦等级的发电机组的主接

7、线基本采用发电机+三台单相主变+500kVGIS架空线输出的结构，其大容量、超高压、高参数的特性决定了与其相配套的电气接线、辅机设备、输配电设备的可靠性要求都与传统的小机组设备有着质的飞跃。实践证明，设备在线监测与传统的计划停机检修相结合的方法是避免设备事故的有效手段。作为在线监测手段之一的红外检测技术由于其具有的远距离、不接触、准确、实时、快速的特点，在不停电、不取样、不解体的情况下能快速实时地检测和诊断设备运行状况，可在百万千瓦等级机组电气系统中如发电机、电动机、变压器、高压套管、避雷器、架空线路、电缆等电气设备状态监测

8、上进行广泛应用。3.1发电机内部故障的诊断在我国现阶段运行的百万千瓦机组发电机的励磁系统采用的是无刷励磁结构，不会产生有刷励磁系统中诸如由于转子滑环与碳刷接触不良而产生的高温。而对于发电机出线与封闭母线接头处，现多采用贴示温片或装设测温元件的测温方法，只能判断接头处的整体温度，而不能判断由