基于示温涂料的输电线路金具发热故障诊断

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1、基于示温涂料的输电线路金具发热故障诊断谷山强王海涛严碧武龚浩李涛方书博程远旌汉超网电力科学研宄院武汉南瑞有限责任公司发热故障监测对输电线路安全稳定运行具有重要作用，目前红外测温和图像在线监测等方式无法及时发现线路细小部位的发热隐患，示温涂料作为一种简单的监测方法对快速发现发热故障具有明显指示作用。为此通过铜排模拟试验探索丫220kV线路在正常发热工况下涂料的颜色变化情况，获得丫该工况下温度随时间的变化曲线，确定了涂料的变色温度为15O0C，使用红外测温仪测量了220RV输电线路在正常和短路条件下典型发热部位温度，确定了该电压等级线路用示温涂料的变色温度阈值范围为

2、govor，因此15O°C的示温涂料满足应用要求。关键词：发热故障;红外测温;发热隐患;沁温涂料;正常发热工况;温度变化曲线;由于电力系统故障切除时间均为毫秒级，电弧烧蚀部位发热和散热速度极快m，使用红外设备进行现场故障巡查工作量较大，且对细微部位的探测精度较低，无法满足故障快速识别与定位的要求。随着输电线路巡检手段和方式的多样化，快速、准确、高效的监测方法成为未来故障监测发展的趋势。示温涂料在温度指示上具有敏感性高、时效性强、显色快的特点，已在冶金和航空工业获得了广泛应用位:，将示温涂料涂于物体表面，当物体局部发热而达到临界危险温度时，可通过涂膜颜色的变化显示

3、出来，从而釆取应急措施［4,5］。目前，国内在使用示温涂料进行输电线路发热故障监测应用方面的研宄较少，为了更切合实际，本文采用模拟线路运行时的发热场景开展试验和测量，将示温涂料均匀涂刷在铜排表面，干燥后接入电源冋路，对铜排施加220kV电压等级线路负荷电流，使用红外测温设备mi获取铜排表而温度变化曲线，从而确定了涂料的变色温度。2基础发热试验为了研宄涂料的变色温度值，采用调节电流大小的方法对示温涂料逐渐加热至变色，釆用与导线载流量相同的铜排800mmX40mmX4mm（L＜：X宽X厚）模拟导线发热，将示温涂料均匀涂刷在铜排表面屮央，试验布置见图1。图1涂料发热试

4、验布罝图Fig.1Layoutdiagramofpaintheatingtest下载原图待涂料干燥后，按220kV线路负荷逐渐施加电流，使用红外测温仪观察涂料表面温度分布见图2，温度随时间变化曲线见图3。由图2、3可知，用于铜排时示温涂料涂层表面温度随时间基本呈线性变化，随着工频电流增加逐渐增大。当铜排加热至150°C时，涂层由白色经黄色变为棕绿色，变化较为明显。由于采用喷涂工艺且使用球磨机研磨，使得涂料颗粒分散较为一致，受热均匀性较好，颜色变化较为均匀。图2铜排红外测温系列图谱Fig.2Theseriesofprofileofinfraredmeasuring

5、temperatureforcopperplatoon图3涂料表面平均温度随时间变化曲线Fig.3Theaveragetemperaturechangecurveovertimeforpaintssurface3示温涂料变色试验研宄当220kV输电线路子导线存在接触不良或断股时，会造成间隔棒两端电流分布不平衡，从而引起子导线温差及间隔棒周围发热，一般在负载电流为220A时可引起过热温度达150°C，可用该不可逆示温涂料进行过热监测。为了更加清晰地研宄220RV输电线路用示温涂料的变色特性，釆用烘箱对试板涂层进行缓慢升温，控制条件使其升温过程与220kV线路负荷时

6、发热过程基本和同，使实验室环境条件下的温度变化与线路条件一致。3.1涂料样板制备将示温涂料配制完成后静置30min放入球磨机研磨45min，使用空压机均匀喷涂至镀锌钢板表面，见图4。3.2涂料加热试验结果待涂料表面室温固化后为白色，在高温烘箱内逐渐升温烘烤，从100°C开始每间隔10°C红外测温一次，并同时观察涂层颜色变化，涂料样板随温度的升高颜色变化见表1。由表1可知，当镀锌铁板加热至I5(rc左右时，涂层由白色经黄色变为棕绿色，变色前后色差明显，与铜排变色试验结果较为一致。对实际线路进行施工时，主耍对铁帽进行喷涂，从而实现对绝缘子发热状态的监测。实验室条件下

7、的试验结果见图5。图4示温涂料喷涂前后对比图Fig.4Comparisondiagramofthermo-paintbeforeandafterspraying表1升温过程涂层颜色变化情况统计Tab.1Statisticsofcoatingcolorchangeduringtemperaturerising图5瓷质绝缘子表面涂料颜色变化情况Fig.5PaintcolorchangeofporcelaininsulatorsurfaceH载原图4发热故障诊断方式示温涂料用于输电线路时，主要涂刷于绝缘子金具、导线线夹、耐张线夹、并沟线夹、联板螺栓、引流线线夹等部位，

8、由于线路故障时各部分发热