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技術(shù)文章

高壓輸電線路紅外檢測初探
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**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)測提供了一種先進手段，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，由于集膚效應和鄰近效應，在相同負荷電流情況下，交流線路的發(fā)熱應比直流嚴重，而文［1］中只根據(jù)導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。

 

　　《帶電設備紅外診斷技術(shù)應用導則》對電流致熱型設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《電力設備預防性試驗規(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，對電力設備的紅外診斷具有指導性，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，該導則中所依托的電力行業(yè)標準《電力設備預防性試驗規(guī)程》中也無規(guī)定，因此難以確定相對溫差判斷標準；

 

　　2) 該導則和文［2］中對斷路器、開關(guān)以外的所有其它導流設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) 該導則認為如負荷率接近100%，就可以參照《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》(GB763—90)來執(zhí)行。

 

　　對于高壓架空輸電導線的發(fā)熱，《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》(GB763—90)和《高壓直流架空送電線路技術(shù)導則》(DL436—91)要求鋼芯鋁絞線的*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符合下列要求：

 

　　1) 導線接續(xù)處兩端點之間的電阻，應不大于同樣長度導線的電阻；

 

　　2) 導線接續(xù)處的溫升應不大于被接續(xù)導線的溫升；

 

　　3) 承受電氣負荷的所有金具，其載流量應不小于被安裝導線的載流量。

 

　　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)板等處的溫度應與直流輸電線路的導線相同或比它小，因此，可以取被檢測對象附近正常運行導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線或線路金具的*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，如目前很先進的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，由于壓接時對導線有損傷，在長期運行中有腐蝕、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℃，*高溫度265℃；圖2參考點溫度38℃，*高溫度92℃；圖3參考點溫度24℃，*高溫度60.9℃；圖4參考點溫度17℃，*高溫度24.5℃；圖5參考點溫度22.8℃，*高溫度27.5℃；圖6參考點溫度25℃，*高溫度35.4℃。

 

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          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

 

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              圖4　直線接續(xù)管過熱　　圖5　四變?nèi)龑Я靼暹^熱　　圖6　四變?nèi)龑Я靼暹^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Я靼?/font> 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體接頭部位長期裸露在大氣中運行，長年受到日曬、雨淋、風塵結(jié)露及化學活性氣體的侵蝕，造成金屬導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至上百倍；

 

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

 

　　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) 線夾與導線接續(xù)前未清刷，沒有涂電力復合脂，或復合脂封閉??好，使潮氣侵入造成氧化使接觸電阻變大而發(fā)熱；d) 鋁導線與銅接點連接未加銅鋁過渡接頭；e) 線夾結(jié)構(gòu)不好，導線在線夾端口受傷斷股；f) 線夾大小與導線不配套，輸電線連接點前后截面及導流能力不匹配；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.加強導體監(jiān)督，導體和絕緣是電力系統(tǒng)中不可缺少的兩部分，導體是電力系統(tǒng)的動脈，導體(如線路金具、導線、接頭等)的性能直接決定電力系統(tǒng)**和送電性能。長期以來，電力系統(tǒng)一直比較重視絕緣監(jiān)督，絕緣事故越來越少，而對導體監(jiān)督就缺乏有力的管理和技術(shù)上的檢測手段，對導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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