淺談紅外技術在電纜中的運用

李成嶺 趙成斌

摘 要：紅外診斷技術能快速實時地在線監測和診斷電力電纜的大多數故障，防止電力電纜發生故障后導致電網大面積停電事故。因此，近年來發展紅外診斷監測技術，對保障電力電纜的安全運行，同時積累數據及時發現電纜安全隱患起著舉足輕重的作用。文章主要闡述了紅外診斷監測技術在電力電纜運行中的應用、診斷原理、監測的基本要求、分析判斷方法和局限性以P-65紅外熱像儀捕捉的電纜設備發熱故障為例，對其應用情況進行分析總結。

關鍵詞：電力電纜 故障 紅外診斷

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-02

1 電力電纜紅外診斷技術的特點

1）采用被動式檢測，簡單方便。由于紅外監測設備相關部位自身發射的紅外輻射能量，不需要輔助信號源和各類檢測裝置，因此，診斷手段單一，操作方便。

2）不停電、不解體、非接觸。由于電力電纜的紅外診斷是在其運行狀態下，通過監測異常紅外輻射和異常溫度變化來實現，不需要改變其運行狀態從而可以隨時監測到電力電纜在運行狀態下的真實數據信息，從而保障操作者的安全。

3）直觀、準確、靈敏度高、安全、快速。

4）通過計算機的數據積累及分析軟件可以有效發現電力電纜的運行狀態，從而制定相應對策。

5）紅外診斷技術是狀態檢修的主要部分，通過對管轄的電力電纜運行狀態實施溫度管理，并且，根據每根電纜的不同情況進行有針對性的維修。另外，紅外診斷還可以檢驗電力電纜的維修質量。

2 紅外診斷技術的基本原理

大家都知道，人在生病的時候體溫也會隨著升高，在電力電纜運行中，運行的溫度發生異常是由于故障所造成的，電纜的絕緣部分出現劣化引起介質損耗增大絕緣水平降低，在運行電壓下發熱擊穿。有些電氣設備，因故障而改變電壓分布狀態或增大泄漏電流，同樣會導致設備運行中出現溫度分布異常?？傊?，出現故障是由于相關部位的溫度顯示出來的征兆所進行判斷，因此通過監測電力設備的這種狀態變化，可以對設備故障做出診斷。

3 紅外診斷技術的分析判斷方法

3.1 表面溫度判斷法

根據測得設備表面溫度值，對照DL/T664－1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》，凡溫度（或溫升）超過標準者可根據設備溫度超標的程度。

實例：橋居365/35#桿B相樁頭過熱558終端（A相22.5 ℃、B相239 ℃、C相29.5 ℃、環境溫度26.5 ℃）。表面溫度超過110 ℃。

消缺結果：此電纜為橋居365居楊站35kV進線（ZLQFD21－3×240，全長188.1M）于1989年9月27日投運，558終端手槍夾頭連接處，因長時間裸露于空氣中引起金屬表面氧化造成接觸電阻增加導致樁頭發熱。（自然因素）電流型發熱。

3.2 相對溫差判斷法

為了提高判斷的正確性，對電流致熱型設備，若發現設備的導流部分熱態異常，應進行準確測溫，按公式[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%算出相對溫差值，按下表規定判斷設備缺陷的性質。

其中T1－發熱點的溫度；T2－正常相的溫度；T0－環境參照體的溫度。

當發熱點的溫升值小于10 K時，對于負荷率小、溫升小但相對溫差大的設備，如果有條件改變負荷率，可負荷電流較大時后進行復測，以確定設備缺陷的性質。當無法進行復測時，可暫定為一般缺陷，并注意監視、監測。

實例：橋海389/33# C相樁頭發熱5836終端（A相22.3 ℃、B相22.2 ℃、C相114 ℃、環境溫度21.3℃）。

按公式[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%算出相對溫差值為99.0%≥95%

消缺結果：次電纜為橋海389－33跨越（YJV-3×400，全長86.6 m） 于1997年6月28日投運，5836終端設備線夾與本體線芯連接處無法緊密接觸，長時間運行后松動引起接觸電阻增大導致樁頭發熱。（工藝因素原為設備線夾連接現技改為壓接連接）電流型發熱

3.3 同類比較法

1）在同一電氣回路中，當三相電流對稱設備相同時，比較三相（或兩相）電流致熱型設備對應部位的溫度，從而能判斷出設備正常與否。若三相設備同時出現異常，可與同回路的同類設備比較。當三相負荷電流不對稱時，應考慮負荷電流的影響。

實例：鎮龔911/114# A相樁頭發熱 5836終端（A相125 ℃、B相20.9 ℃、C相18.2 ℃、環境溫度19.4 ℃）。

消缺結果：次電纜為鎮龔911龔路站35 kV進線（YJV-3×400，全長337.8 m）于1994年6月12日投運，5836終端設備線夾夾頭連接處未撬緊，接觸電阻過大導致樁頭發熱。（人為因素）電流型發熱

2）對于型號相同的電壓致熱型設備，可根據其對應點溫升值的差異來判斷設備是否正常。電壓致熱型設備的缺陷宜用允許溫升或同類允許溫差的判斷依據確定。一般情況下，當同類溫度超過允許溫升值的30％時應定為重大缺陷。當三相電壓不對稱時，應考慮工作電壓的影響。

實例：洲遂8806全長6068 m YJV－1×630×3于2006年5月27日投運。2007年8月30日洲遂8806中間3M繞包接頭發熱。（環境溫度30 ℃、A相接頭處溫度36 ℃、B相接頭 35 ℃、C相接頭32 ℃）

缺陷類型：電壓型發熱原因：中間接頭屏蔽線接觸不良，且此處存在電位差，從而引起該處連接處發熱。

3.4 熱譜圖分析法

根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的熱譜圖的差異來判斷設備是否正常。

3.5 檔案分析法

根據該設備在不同時期的數據及熱圖分析，找出設備參數的變化速率和變化趨勢，從而可以判斷出設備正常與否。。

4 結語

通過典型電纜熱像圖，使測試人員和檢修人員清晰看出設備溫度分布情況及設備發熱部位，能使測試人員準確判斷出電纜缺陷情況，為檢修人員提供設備檢修依據。從根本上保證了電力電纜的安全運行，減少了電纜故障發生率，提高了電纜運行的可靠性。從這幾年我們工作的經驗來看電纜發熱故障有以下幾點原因：

（1）電纜設備連接處長期暴露在空間有氧化現象，導致接觸電阻升高而引起設備發熱。對策：我們通過用涂鋅的接管并配合氧化鋅避雷器裝置定期監控解決了這類問題。

（2）電纜的設計載流量滯后電量的增長量，導致電纜過載而發熱。對策：根據長期的用電規劃更換電纜容量提升供電可靠性。

（3）電纜設備制作和本體絕緣存在缺陷，導致電纜發熱。對策：加強對技術操作人員的培訓和考核并與廠家聯系共同尋找缺陷的原因。

（4）油紙絕緣電纜由于落差大，運行時間長導致終端絕緣油的流失發生干枯現象而發生電纜本體發熱。對策：縮短停電維護周期，在電纜終端添加電纜油。另外根據規程運行15年以上長度在100 m以內逐步更換為交聯聚乙烯電纜。

參考文獻

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