断路器红外故障分析

断路器红外故障分析

彭俊磊

（国网甘肃省电力公司检修公司，甘肃 ·兰州 730000）

摘要：电气设备的工作状态与热有密切的联系，接触不良、绝缘裂化或磁通路等不同类型的故障都会以发热的形式表现出来。这种潜伏性故障如不能及时的发现，故障扩大蔓延后会造成巨大的损失。红外测温技术刚好以非接触式的测量技术可以有效的对运行中高电压、大电流等电气设备起到了良好的热状态监测作用。

关键词：红外测温 高压设备 热状态监测

1 引言

在电力系统的各种设备中，由于出现各种故障而导致设备运行的温度状态发生异常，电气设备的绝缘部分出现性能劣化或绝缘故障，将会引起介质损耗增大，在运行电压下发热。还有些电气设备因故障而改变电压分布状态或增大泄露电流，同样会导致设备运行过程中出现设备温度出现异常，总之，许多电气设备故障往往都以设备相关部位的温度或热状态温度变化为征兆表现出来，因此通过检测电力设备的这种温度的变化，可以对设备故障做出诊断。

2 红外检测技术原理

电力设备运行状态的红外检测，实质就是对设备发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程。设备发射的红外辐射功率经过大气传输和衰减后，由检测仪器光学系统接收并聚焦在红外探测器上，把目标的红外辐射信号功率转变成便于处理的电信号经过放大处理以数字和二维热图像显示目标温度值或温度场分布。

设备故障可分两大类，基本特征如下。

2.1外部故障

它以局放过热的形态向其周围辐射红外线。如导电回路的裸露接头、连接件和触头，因接触不良造成过度发热。其红外图像呈现出以故障点为中心的热像分布。

2.2内部故障

它们发热的过程较长，且为稳定发热。和故障点相接触的物质都会传出热量，尤其是导体，更是良好的热导体。从而将很多与设备外壳相距不是很远的内部故障所产生的热量传到外壳，改变设备外表面的热场分布。

3 检测过程

在对750kV河西变全站红外特巡过程中，发现靠近电流互感器侧灭弧室顶部发热11.7℃，正常相同部位-5.3℃，当时环境温度为-12℃。与正常相同部位温差17K（负荷808A）见图1。初步怀疑是由于灭弧室内已发生放电现象，放电通过电离发生热游离，使得灭弧室发热。于是便对3331C相开关展开SF6气体组分、红外精准测温带电检测及停电试验回路电阻测试。

图1 3331C相红外缺陷图谱

3.1 通过红外精准测温发现灭弧室发热，发热点温度11.7℃，相邻正常相B相温度-5.3℃，环境参考温度-12℃，通过《国家电网公司变电检测管理规定（试行）》红外热像检测细则判定，温差超过17K，超过一般缺陷标准。相对温差δ为71.7%，随未达到严重缺陷大于等于80%的标准，但整个灭弧室发热异常，不单单为一个异常发热点。判定为严重缺陷。

3.2 现场通过使用型号为JHD5000，厦门红相组分测试仪从气体密度继电器气口出对SF6气体组分进行测试时仅有0.01ul/L微量的H2S及1.20ul/L的CO，放电分解物不明显，未发生热游离。见表1

表1 3331C相开关气体三项及回路电阻测试数据

回路电阻	标准（μΩ）		电流（A）		电阻（μΩ）
靠CT侧	≤45		100		2040
靠母线侧			100		21
组份及微水	SO2（ul/L)	CO（ul/L)	H2S（ul/L)	HF（ul/L)	纯度（%)	湿度（%)
含量	0.00	1.20	0.01	0.00	99.98	43.50

3.3 因分解物仪测量未发现SF6放电产物，于是进一步怀疑是由于触头接触不良造成异常发热。现场使用型号为AST200A回路电阻仪对双断口回路电阻测试时发现测试数据超过常规量程，调大量程后测试数据为2063μΩ，远超双断口标准45μΩ。于是对每个断口展开测量发现靠近母线侧断口回阻为21μΩ，靠近电流互感器测断口回阻为2040μΩ，已超过每断口标准规定值22.5μΩ近100倍，回路电阻制热存在危机缺陷。

4 处理和分析

4.1缺陷分析

即由于接触部位的电阻增大，负荷电流较大使得产热Q=I²R较多。使得整个灭弧室处于发热状态。怀疑设备因在制造阶段因触头出做工不精良，在长期持续电流及开关动作过程中镀层脱落，造成接触不良，导电性变差产生灼烧氧化异常发热。对有故障的灭弧室拆除返厂解体后发现开关灭弧室触头因接触不良，触杆已灼烧发黑且内部法兰连接处也有严重灼烧现象。而通过红外测温刚好捕捉到异常发热状况。

4.2处理方法

对3331C相开关灭弧室进行跟换，对跟换后的开关进行C相开关回路电阻、ABC三相开关分合时间、不同期及金短测试、测试数据合格。安装完毕对C相开关展开交流耐压试验，耐压通过。3391C相开关顺利投运，投运后24小时展开红外精准测温及SF6气体三项组分测试，测试数据正常，设备安全并稳定运行。

5 结论

红外诊断技术可以及早发现设备外部过热故障和内部绝缘故障，在电力系统中发现和避免了许多设备事故，确保了电力设备安全稳定运行。750kV河西变红外缺陷分析及整个检修流程都严格按照标准化工艺流程，通过检修前回路电阻试验、检修质量控制及检修后回路电阻试验对比分析，确保了检修工艺达标以及检修结果可靠，从而确保设备的安全稳定运行。

参考文献

1. 徐新达．电气设备红外成像检测技术及其应用[J]．高电压技术，2010，138(2)130-135．

2. 国家电网公司．Q／GDWl68．2008国家电网公司《输变电设备状态检修试验规程》 [z】．北京：国家电网公司，2008．

3. 陈衡，侯善敬．电力设备故障红外诊断【M]．中国电力出版社，1999：1—10．