电力设备故障
典型发热特征及红外图谱
山西省电力公司生技部山西电力科学研究院
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前言
山西省电力公司从20世纪80年代末开始引进红外热成像仪器用于电力生产，经过20多年工作实践，积累了大量宝贵的经验，尤其是积累了丰富的电力设备典型缺陷图谱。有必要对这些经验、资料进行及时的总结，以使分散的经验资料转变升级为系统的知识。
本图谱集不仅是山西省电力公司多年实践经验和研究成果的总结，同时吸收了部分国内同业范围内的研究成果。内容包括各种输变电设备的发热机理、典型状态的表面温度场分布特征及红外热像图谱。根据设备种类一缺陷类型的分类标准进行分类，共分变压器、高压断路器、高压隔离开关、电流互感器、电压互感器、电力电缆、金属氧化物避雷器、电容器、绝缘子、高压套管及其他设备共十一大类。针对每类设备的不同类型、性质的缺陷分别描述。
各基层单位从事带电设备红外成像测温工作的人员更新频繁，新上岗的人员需要进行必要的培训，本图谱集可以作为新从事红外测温诊断工作的人员的培训教材。同时，本图谱集是“山西省带电设备红外诊断应用规范实施细则”的补充，参照本图谱集收录的各类输变电设备典型缺陷、故障的热像图，可以帮助现场检测人员诊断被测对象的状态。
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目录
第一章变压器
1.1箱体涡流损耗发热1.2变压器内部异常发热
1.3冷却装置及油路系统异常
1.4中性点接地接触不良发热第二章高压断路器
2.1外部接线连接故障2.2内部触头连接故障
2.3断路器操作机构箱异常发热第三章高压隔离开关
3.1外部连接接触不良
3.2隔离开关刀口(或触头)处过热
3.3隔离开关转头部位过热第四章电压互感器
4.1电磁式电压互感器内部故障
4.2CVT电磁单元内部故障第五章电流互感器
5.1外部或内部连接故障
5.2受潮或绝缘故障
5.3外壳发热
5.4二次回路故障第六章电力电缆
6.1出线接头接触不良
6.2电缆头局部绝缘不良
6.3电缆头内部连接不良第七章金属氧化物避雷器
7.1阀片受潮或老化
7.2避雷器瓷瓶污秽引起发热
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第八章电力电容器
8.1并联电容器(串联电容器)
8.2耦合电容器(包含电磁式电压互感器的电容部分)第九章绝缘子
9.1低值绝缘子
9.2零值绝缘子
9.3污秽绝缘子第十章高压套管
10.1导电回路连接处接触不良
10.2套管缺油
10.3介质损耗增大
10.4套管污秽
10.5穿墙套管支撑板发热第十一章其他设备
11.1母线连接部位接触不良
11.2输电线路线夹部位接触不良
11.3导线断股异常发热
第一章变压器
电力变压器分干式和油浸式两类，主要为油浸式变压器。
变压器故障主要包括外部故障和内部故障。外部故障主要包括导体连接不良、漏磁引起的箱体涡流和冷却装置故障；内部故障主要包括线圈、铁心、引线、分接开关、本体绝缘、支架等部件存在缺陷。
因变压器是大热容量设备，传热路径复杂，内部故障的发热信息很难准确传递到箱体外部，因此红外成像的方法主要诊断变压器的外部故障。
1.1箱体涡流损耗发热
变压器内磁回路会存在漏磁通，该漏磁通在箱壳上感应电动势并形成以外壳螺栓为环流路径的环流。热像特征是以漏磁通通过并形成环流的区域(螺栓)为最高温度的热场分布。图1为漏磁通引起的螺栓过热故障时的红外热图像。
45.334.410.94240383634.4
45.3
34.4
10.9
42
40
38
36
34.445.3
图片描述
异常点温度Tmax(℃)
正常点温度T
(℃)
温差△T(℃)
34
32
31.2
图1220kV变压器漏磁引起的螺栓发热
1.2冷却装置及油路系统异常
冷却装置及油路系统异常主要包括管道堵塞、阀门未开、假油位等。
管道堵塞或阀门未开，热油循环被阻断，热像特征是在无热油循环的部分管道或散热器在热像图上呈现低温区，见图3散热器部分；
因油的热传导系数与空气之间的差异，变压器油与相邻空气之间有明显的温度差，油位热像特征是在热像图上有明显的油气分界面，见图3油枕部分。
图片描述
异常点温度
Tmax(℃)
27.7
正常点温度T
(℃)
40.6
温差△T(℃)
12.9
6
图3220kV变压器散热器油路不通及油枕油位
1.3导体外部连接接触不良发热
变压器导体外部连接接触不良或松动，接触电阻增大，在电流流过时会产生过热。热像特征是以接触不良部位为最高温度的热场分布。如图4为220kV变压器110kV侧中性点接地连接不良。
图片描述
过热点温度Tmax(℃)
42