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引言

近年來,珠海市居民的用電需求日益增大,對輸電線路的安全供電要求也越來越高,紅外測溫成為了一種常規的輸電線路運行檢測手段。當運維人員發現線路耐張接頭異常發熱時,應對該故障進行快速識別及處理,以確保輸電線路的安全、經濟運行。

1事件經過

2017年5月,珠海局輸電線路一班對220kV煙琴甲乙線進行日常紅外檢測,發現220kV煙琴甲線N4大號側中相導線上線與下線耐張線夾的鋼錨與U環連接處異常發熱,如圖1所示。中相導線下線引流板斷裂分開,如圖2所示。

圖1煙琴線中相導線耐張接頭異常發熱

圖2中相導線下線引流板斷裂分開

2缺陷原因分析及故障排查

運維人員根據《帶電設備紅外診斷應用規范》,對引起該設備缺陷的根源及干擾因素進行了分析探討。

2.1環境影響

環境影響主要包括陽光直射、附近熱輻射源、高峰負荷等。

若該異常發熱點是受到陽光直射干擾,則巡檢人員站在現場不同角度進行多次紅外測溫,結果僅顯示該處異常發熱,因此將該干擾因素排除:

若該處附近有熱輻射源,則該線路其他兩相應該也會受其影響,出現異常發熱,結果僅顯示該處異常發熱,因此該干擾因素排除:

若該處附近有高峰負荷,通過實時分析判斷法,對該故障點不同時間段進行紅外檢測時,發現溫度前后基本相同。對該線路三相進行紅外檢測時,結果顯示,僅該處溫度出現明顯異常,因此該干擾因素排除。

2.2檢測視角影響

由于受現場地形限制,在現場對故障處進行紅外檢測時,出現引流板與耐張管處重疊的現象,給故障的精確判斷帶來一定難度。檢測人員立即使用最新紅外診斷技術一紅外無人機特巡,通過不同角度對故障處進行紅外測溫圖像采集,再結合同類比較判斷法、圖像特征判斷法等不同診斷方法,推斷故障點發熱異常的原因。機巡測溫結果顯示:該處的引流板與耐張管兩者溫度有突變情況,如圖3所示,且發現該發熱處的中相下線引流板斷裂分開。因此,初步推斷該故障處溫度異常與中相下線引流板斷裂有關。

圖3引流板與耐張管的溫度突變

2.3設備內部影響

在初步推斷耐張接頭異常發熱與引流板斷裂有關后,再進一步推理求證。

導線、耐張接頭、引流板的發熱均屬于電流致熱型,即當電流通過該回路時才會發熱。由圖2可知,導線的引流線板斷開后,沒有電流通過,因此無人機紅外檢測到的溫度為陽光輻射溫度:由于下線的引流板已斷開,電流不能通過引流板直接流至跳線,其電流路徑從下導線鋼錨到三角聯板,再到上線鋼錨,最后通過引流板流至跳線。桿塔金具上鋼錨處發熱如圖4所示。由于鋼錨與U型掛環均屬于環形連接,電流通過的接觸面相對于其他螺栓小,根據電阻公式R=oL/s可知,接觸面積s減少,則接觸電阻R越大。再根據電能公式0=I2R,同一電流通過時,接觸電阻變大,則通過該導體接觸面的電能增大,最終導致異常發熱。因此,紅外無人機檢測到的耐張管溫度實際上為陽光輻射和電流發熱兩者疊加后的溫度。耐張管發熱異常的主要原因是線路中相下線引流板斷裂引起的。

圖4桿塔金具上鋼錨處發熱

3缺陷確定及消缺

在確定了設備發熱的根源后,運維人員結合《帶電設備紅外診斷應用規范》《廣東電網公司設備缺陷管理規定》,根據電氣設備管理缺陷等級的定義、劃分及處理的相關要求,繪制了電氣設備消缺流程圖,如圖5所示。

根據圖5確定該線路耐張接頭異常發熱為"緊急缺陷",紅外檢測人員根據現場作業條件,采取以下處理舉措:

首先,向部門上報缺陷并得到許可后,使用帶電作業工作票來到現場處理,通過帶電作業方式對上下導線加裝引流線:其次,對斷開的引流板進行加固,防止隨意擺動:最后,使用紅外無人機對該故障點進行測溫驗收,待該缺陷消除后結束工作票,并在班后會上進行匯報。經過相關處理后,220kV煙琴線初步恢復正常運行,同時,班組制定了特巡計劃,定期加強實時跟蹤復測,待年/月度停電計劃再安排處理。

4紅外診斷技術的改進

以往巡檢人員對線路桿塔金具進行紅外測溫時,通常使用手持式紅外測溫儀。當發現桿塔金具溫度異常時,初步判斷該故障處附近可能受到環境影響,如陽光直射干擾、熱輻射源干擾等。往往在現場地面通過不同角度進行紅外測溫,再結合同類比較判斷法、相對溫差判斷法等輔助方法判斷,若該故障點溫度均顯示異常,則根據缺陷等級劃分,上報處理。該診斷手段存在不足之處:(1）由于現場地面條件限制,該方法往往不夠靈活,容易對設備缺陷造成誤判:(2）增加人力、物力成本,加大電網運行風險。比如本案例中,若采用傳統紅外診斷技術,當判斷該異常發熱點為緊急缺陷時,經常申請停電處理。

使用先進的紅外無人機對電氣設備故障進行檢測,取代傳統手持式人工紅外測溫方法,具有以下幾方面優勢:

(1）減少人力成本。傳統手持式人工紅外測溫,必須到線路桿塔附近才能精確測溫。紅外無人機可以快速到達現場。

(2）降低人身風險。以往檢測人員來到線路桿塔周圍進行紅外測溫時,現場存在高空墜物風險,而使用先進的紅外無人機則消除了該風險隱患。

(3）降低電網停電風險。以往發現緊急缺陷后,往往申請停電消缺,電網風險增大,而使用紅外無人機巡檢,可以更加精確判斷出設備故障點及其缺陷等級,減少不必要的停電檢修。

5結語

運維人員通過使用先進的紅外無人機對電氣設備發熱異常情況進行檢測,工作效率得到了極大提升,為后續輸電線路金具異常發熱的快速診斷提供了先進技術,大幅減少了原紅外測溫及停電消缺檢修的人力成本和時間成本,同時降低了紅外測溫過程中人員及設備的安全風險。