电力设备红热象诊断细则导则试行.docx
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电力设备红热象诊断细则导则试行
适用范围
本实施细则规定了对电力设备开展红外检测和诊断的具体对象、方法，判定设备热状态异常的量的界限。
提出了开展红外检测和诊断的管理要求。
本细则适用于甘肃电力公司所辖的电力设备在安装、调试、试验、运行及检修等各阶段的热状态的测定。
1引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本细则中引用而构成为本导则的条文。
本细则出版时，所示版本均为有效。
所有标准都会被修订，使用本细则的所有各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB755—87旋转电机基本技术要求
GB763—90交流高压电器在长期工作时的发热
GB/T7064—1996透平型同步电机技术要求
GB7674—87六氟化硫封闭式组合电器
GB/T12604.9—1996无损检测术语红外检测
GB1094.1—2—1996电力变压器
GB1094.3—5—1985电力变压器
GB1984—89交流高压断路器
GB/T11022—1989高压开关设备通用技术条件
GB1207—1997电压互感器
GB1208—1997电流互感器
GB/T4109—1988高压套管技术条件
GB/T4703—1983电容式电压互感器
GB/T10228—1997干式电力变压器技术参数和要求
DL/T596—1996电力设备预防性试验规程
DL/T572—95电力变压器运行规程
DL/T664—1999带电设备红外诊断技术应用导则
3定义
本细则采用下列定义
3.1红外诊断技术
运用红外技术和红外仪器在对设备热状态检测的基础上进行诊断的一门技术。
3.2红外检测
借助红外辐射原理测定物体表面温度及温度场分布的一种方法。
3.3热像特征
描述物体表面热状态的特征。
通常用文字、伪色彩图像和数字集来表示。
3.4温升
广义的温升是指被测点与参照点之间的温度差。
用红外热像法检测和诊断设备热状态时，温升是指用同一检测仪器相继测得的被测物表面温度和环境温度参照体表面温度之差。
3.5温差
用同一检测仪器相继测得的各测点的温度之差。
在红外检和诊断中，温差一般有四种含义：
（1）同一母线下，同类设备相同部位的温度之差。
可称为同类温差。
（2）同一组三相设备各相（台）设备的相同部位的温度之差。
常称为相间温差。
（3）同一设备自身各部位温度之差。
可称为自身温差。
在实际操作时，常以一个温度最高点或最低点为基准。
（4）两台设备相同的圈定部位内温升平均值之差。
可称为面积温差或平均温差。
3.6相对温差
两对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比（用百分数表示）。
相对温差δt可用以下公式求出：
δt=（τ1-τ2）/τ1×100%=（T1-T2）/（T1-T0）×100%
（1）
式中τ1和T1：
较热点的温升和温度
τ2和T2：
参照体对应点的温升和温度
T0：
环境温度参照体的温度
3.7环境温度参照体
用来作为测取基准温度的物体。
它的温度可能不同于当时的环境空气温度，但它应具有与被测物体相似的物理属性，并与被测物体处在相似的环境之中。
3.8异常
超出本细则中注意值的热状态，热分布畸变，有局部过热区等均可认为属于异常。
热状态异常的设备一般应怀疑其有缺陷。
3.9一般性缺陷
尚未对安全运行和人身构成威胁，可在加强监测下继续运行，待有停电机会时给予处理的缺陷。
3.10重大缺陷
已经对安全运行或人身构成威胁，在有效监测等技术措施下设备只可短期继续运行，应尽早消除的缺陷。
凡发现超出本细则中允许值的热状态应认定该设备有重大缺陷。
3.11紧急缺陷
是指随时可能发生事故或危及人身安全因而应立即消除的缺陷。
温升或温差成倍超出本细则中允许值或超出允许值虽不多但运行条件很差的设备，应认定有紧急缺陷。
3.12外部缺陷
凡过热部位裸露在大气中，其热状态参数能用红外检测仪器直接检测出的缺陷。
亦可称之为裸露型缺陷。
3.13内部缺陷
凡过热部位被封闭在铁壳或瓷箱内，其热状态参数不能用红外检测仪直接测得，只能通过对设备表面温度场的比较、分析、计算，甚至其他测试验证才能确定的缺陷。
3.14注意值
用以界定被测电力设备可能已处于不正常状态的值。
超过该数值时，应采取相应的技术措施（如加强检测等）及时核实有无缺陷及缺陷的严重程度。
3.15允许值
反映被测电力设备已处于热状态严重异常的值。
超过该数值时，一般兆示设备已有重大缺陷或紧急缺陷，安全运行遇到了障碍，甚至将面临事故。
4总则
4.1制定本导则的目的是指导和规范电力设备管理人员和现场工作人员应用红外检测和诊断技术对电力设备的表面热像进行检测，根据测得的温度、温升、温差和热像图，结合被测设备的结构、原理及工作环境进行综合分析，以判断设备是否存在缺陷以及缺陷的部位和严重程度，为开展电力设备状态维修提供一个强有力的技术支撑。
4.2本细则对有关红外检测和诊断的常用术语作了定义。
对电力设备进行红外检测和诊断的基本要求、人员条件、仪器选用、现场操作方法、判据、检测周期、检测诊断报告及数据管理等做了规定。
4.3电力设备的表面热像是自身发热、从外界受热和向外界散热三种运动的动态平衡的结果。
只要设备表面发出的红外辐射能被红外检测仪器感受并分辨，都属于红外诊断技术的有效范畴。
4.4红外检测工作具有不停电、不接触、直观、快速、不妨碍运行、应用范围广泛等特点，是一项检缺功能很强的带电检测技术。
目前，利用红外技术检出设备的外部缺陷已相当成熟，卓有成效；而且已能检出大多数电力设备的多种内部缺陷。
是本公司各发供电单位都应开展的带电检测项目。
4.5开展红外检测应科学合理地选用和配置仪器，充分发挥热像仪、测温仪和传统热监测方法（如示温蜡片）各自的功能和优势，作好热像普查、跟踪监测、重点监视等环节的检测。
4.6对设备进行红外检测之后，应给予初步诊断。
对于被检测的设备热状态，可依据本细则提出的判据，认定为：
正常或异常。
对热状态异常的设备应经分析或综合诊断之后进一步认定：
设备无缺陷，有一般性缺陷，有重大缺陷或有紧急缺陷。
设备的内部缺陷一般应结合其他检测项目的结果综合诊断确定。
5基本要求
5.1对检测人员的要求
5.1.1身体健康，无色弱或色盲疾病。
5.1.2熟悉《电业安全工作规程》及有关的现场安全规定，每年经安规考试合格。
5.1.3了解电力企业生产概况和电力设备的结构，具备中级以上的电气试验知识。
5.1.4了解红外检测的工作原理、性能，熟悉所使用仪器的操作方法，具备相应的计算机基础知识及操作技能。
5.1.5熟悉本实施细则，并经考试合格。
5.1.6工作责任心强，有敬业精神，热爱本专业岗位工作。
5.2对检测仪器的要求
5.2.1红外检测仪器应操作简单，携带方便，测温精度适当，测量结果重复性好，抗电磁干扰强，满足测距的要求。
5.2.2红外热像仪和热电视仪应具有摄录热像图，自动显示并记录热分布曲线、区域内最热点温度和平均温度等功能，观察屏不小于4时。
5.2.3红外测温仪应具备便于瞄准目标，自动记录最热点温度的功能。
5.3仪器的配置
5.3.1电力试研所、辖重要枢纽站和有超高压设备的厂局至少应配置一台高精度（温度分辨率不低于0.1K）的红外热成像仪。
5.3.2省公司内其余厂局至少应配置一台中档次的红外热成像仪（温度分辨率不低于0.2K）。
5.3.3供电单位的工区或所（站）至少配一台高精度（温度分辨率不低于1K，距离系数不小于300/1）的红外测温仪。
5.4对被检测设备的要求
5.4.1被检测电力设备应为带电设备，或温度明显高于环境温度的刚停电设备。
5.4.2在保证人身安全和符合设备安全运行的有关规定的前提下，应能在检测时打开遮挡红外辐射的门或盖板。
5.4.3新设备在选型时应考虑进行红外检测的可能性。
5.5对检测环境的要求
5.5.1检测目标及环境的温度一般不宜低于5℃。
5.5.2空气湿度一般不宜大于85%，一般不应在雷、雨、雾、雪及风速超过0.5m/s的环境下进行检测，若检测中风速发生明显变化，应记录风速，必要时可修正测量数据。
5.5.3室外检测一般应在日出之前、日落1～2小时之后或阴天进行。
5.5.4室内检则宜闭灯进行，被测物应避免灯光直射。
5.6检测周期
5.6.1一般情况下，对变电设备应用热像仪一年普测两次，输电线路可根据具体情况在1～3年内检测一次。
5.6.2新建和扩改建的电气设备在带负荷后的一周内（但最早不得少于带电4小时或带负荷2小时之后）应进行1～2次红外检测和诊断。
5.6.3对发电厂、重要枢纽变电站和运行有异常（含非正常运行方式，负荷骤增）的设备，可根据实际情况缩短检测周期或进行针对性检测。
5.6.4旋转电机的检测诊断周期参照DL/T596第5章的有关规定执行。
5.6.5经检测诊断被认定为有热异常或外部一般性缺陷的设备，应缩短检测周期，利用较低档次的红外检测仪器跟踪检测。
一般不少于一周一次。
检测应在高峰负荷时进行。
5.6.6经检测诊断被认定有内部缺陷或外部重大缺陷的设备，根据情况应至少一日一次，甚至一日数次地进行红外跟踪监测。
5.7提高检测质量的要求
5.7.1针对不同检测对象选择不同的环境温度参照体。
5.7.2检测时，在保证安全距离、检测视场的前提下，尽可能减小与被测设备的距离。
5.7.3测量设备发热点及参照体的温度值时，应使用同一仪器相继测量。
5.7.4准确键入大气温度相对湿度、测量距离等补偿参数，并选择合适的测温范围。
5.7.5正确选择被测物体的发射率（见附录C）。
5.7.6检测时应针对每台设备选择适当位置,并作长久性标记.力求使拍摄图像清晰易分析,历次的监测数据和图像可互比。
5.8红外检测和诊断的管理
5.8.1现场记录应用专用表格。
5.8.2红外检测和诊断人员一般应在检测完成后的十天内提出检测诊断报告（报告用附录D中的格式）。
紧急缺陷则应在现场就地诊断，立即口头上报。
5.8.3必须建立红外热像档案：
设备按台、母线按条、出线按间隔建档。
设备红外热像档案除登录传统的数据资料之外，还应有原始的热像图。
包括通过引出线的轴线上的热分布曲线。
5.8.4设备的红外热像缺陷应纳入设备缺陷管理的范畴。
6诊断方法
6.1温升诊断法
根据测得的设备表面温升值来诊断设备热状态是否正常的方法。
主要用以确定电流致热的外部缺陷及其严重程度。
6.2温差诊断法
通过比较设备的同类温差、相间温差、平均温差和自身温差来诊断设备热状态是否正常的方法。
6.2.1诊断电流致热型设备，当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。
6.2.2诊断电压致热型设备，当三相电压不对称时，应考虑运行电压的影响。
6.3相对温差诊断法
在精确测温的基础上，按公式
（1）定义的相对温差值，诊断设备热状态是否正常的方法。
6.4热像图分析法
分析设备的热像图来诊断设备热状态有无异常的方法。
可以是同一设备的历次（最重要的是原始）热像图，也可以比较同型号规格的设备在同样工况下的热像图。
本方法的要点有：
分析伪色彩显示的热梯度的形状。
分析最热点的温升及其位置。
比较有代表性的各点之间的温差。
6.5档案分析法
借助设备档案中所存的检测报告（含热像图）分析同一设备历次检测结果（温升、温差和热像特征），诊断设备的热状态有无异常、设备致热参数的变化趋势和速率的方法。
7电力设备外部缺陷的红外热象检测与诊断
7.1检测诊断和处理的程序
对外部电气连接头的热状态，可依以下程序检测诊断和处理。
7.1.1以附近同材质的未载流导体为温度参考体，测定受试设备最热点的温升值，用温升法诊断；或以同回路载相近电流量值的同类接头为温度参考体，用温差法诊断。
7.1.2温升或温差若有超出注意值的，应进一步用相对温差法诊断。
7.1.3温升或温差只要有一项超过注意值的就应怀疑其有缺陷；有2项及以上超过注意值的可认定为至少有一般性缺陷；只要有一项超过允许值的应认定其有重大缺陷，并根据超出允许值的程度和运行条件判定是否属于紧急缺陷。
7.1.4认定为有缺陷的设备应根据缺陷的严重程度及时安排检修消缺，在消缺之前应安排相应的跟踪监测。
7.2载流回路连接头
7.2.1检测对象：
母线、电缆、引流线与变压器（套管）、断路器、隔离开关、电流互感器、阻波器的（焊、压及线夹）连接头；隔离开关的动静接触头。
7.2.2热像特征：
在不良连接的周围有明显的过热区。
7.2.3判据见表1
表1裸露的载流回路电气接头的热状态判据
项目
设备类别
温差（K）
注意值
温升（K）
相对温差（%）
注意值
允许值
注意值
允许值
隔离开关触头
15
20
35
50
90
套管侧接头
40
铜铝过渡板
45
铜铝焊接头
45
线夹（螺栓连接）
50
压接头
40
7.2.4检测和判断的注意事项
（1）检测时应尽可能选择在该连接头通过最大工作电流时进行。
（2）对检测时的负荷电流小于该回路允许通过电流的10%的接头，应用相对温差法校核。
7.3小电流回路连接头
7.3.1检测对象:
母线、引线与电压互感器、耦合电容器、避雷器的连接头。
7.3.2热像特征：
在不良连接处有明显的热点。
7.3.3判据见表2
7.4母线（含引流线）
7.4.1热像特征：
正常的载流导线本身呈轻微发热，沿线均匀分布。
发现有过热或断线状即为异常。
表2裸露的小电流回路电气接头的热状态判据
项目
设备类别
温差注意值
（K）
相对温差法（%）
注意值
允许值
耦合电容器
5
75
90
电压互感器
避雷器
50
80
7.4.2诊断与处理
过热可能是压接管有缺陷，也可能导线断股、受伤、导线松股，应用望远镜配合检查核实，按缺陷的严重程度及时处理。
7.5绝缘子
7.5.1悬式瓷绝缘子串
7.5.1.1热像特征：
正常绝缘子串的热像自导线侧数起（第一片），温度分布依递减，至靠横担侧1/3～1/4处温度最低，然后稍稍回升，相邻绝缘子之间温差很小。
发现某一片绝缘子温度突出偏高或偏低均属异常。
一般是：
低值绝缘子的钢帽温升偏高，零值绝缘子的钢帽温升偏低。
污秽绝缘子的瓷盘温升偏高。
7.5.1.2诊断和处理
当异常的绝缘子片数不超过整串的15%时，可视作为一般性缺陷，超过应视作有重大缺陷。
对有一般缺陷的绝缘子串可用电测法（可带电检测）核实后，尽快更换失效绝缘子，在更换前的红外跟踪检测不少于一季度一次，对有重大缺陷者应及时停电更换，必要时整串更换。
7.5.2支柱绝缘子
7.5.2.1热像特征：
正常绝缘子在靠近导体处有轻微发热，异常绝缘子表现为整体或局部明显过热。
7.5.2.2判断和处理
对有异常的支柱绝缘子应视作有重大缺陷，及时用电测法核实，并更换。
7.6充油设备油位
7.6.1热像特征与诊断：
观察油气分界面，油面以上温度较低，油面以下温度较高，充油设备的油面低于与油温相当的位置，则为缺油；严重缺油时，设备外表面整体温度偏高。
7.6.2处理：
由运检人员寻找缺油原因，并补充到恰当的位置。
必要时处理油密封和油位指示系统。
8电力设备内部缺陷的红外热像检测与诊断
8.1检测与诊断的程序
8.1.1观察热像仪镜头上被测设备外表面的热像图，是否完全符合该设备正常的热像特征。
8.1.2检测被测设备外表面最热点的位置及其温度，判定温升或温差是否明显低于注意值。
8.1.3若以上两条中任何一条不是肯定的答案，就应摄录热像图，并测定参考温度，按条文“6”中的五大诊断法逐一进行诊断。
8.1.4经上述检测和诊断，只要发现有超出注意值，但低于允许值的热异常，就应：
在不同负荷下（特别注意最大负荷）进行验证性红外热像复测。
开展红外热像跟踪监测。
立即进行相关项目的带电检测。
根据上述测试的结果认为有必要的，可安排停电，进行针对性的试验，项目和要求按DL/T596—1966的规定。
结合上述复测、监测、带电检测和停电测试的结果，经综合诊断确认无缺陷者，可停止跟踪检测。
8.1.5如在检测和诊断过程中发现有超出允许值的，应视严重程度及时安排8.1.4要求的试验分析。
8.1.6电力设备有无内部缺陷及缺陷的严重程度一般应在综合诊断的基础上做出，然后制定相应的检修计划和方案。
紧急缺陷必须及时处理。
8.1.7在红外检测中发现特别严重的热异常，应在现场立即诊断，并申请上级主管部门采取相应措施。
8.2发电机和电动机
8.2.1定子绕组接头质量不良
8.2.1.1检测方法，有以下几种：
8.2.1.1.1在线检测法
该方法适用于大型水轮发电机，可以从风洞处进行检测，还有部分水轮发电机可以在下端的推力轴承附近和上端揭开盖板检测。
8.2.1.1.2停机直接检测法
该方法适用于可以迅速停机并能很快进入检测位置的水轮发电机组。
一般是在长时间（3小时以上）同负荷率下运行之后，也可以让发电机专门开机并在短路试验状态下运行3小时以上，运行中注意利用发电机原有的测温点监测线棒温升情况。
8.2.1.1.3外施电流试验法
该方法是在发电机或电动机定子绕组中加入试验电流，待温升稳定后，对所有绕组接头进行热像图摄录并分析。
试验方法和要求见附录A。
8.2.1.2热像特征表现为一个以接头绝缘盒为中心，并沿线棒直线部分分渐伸的温度分布热像图。
温升低且分布均称的接头质量良好；
温升高且分布离散的接头有缺陷。
8.2.1.3诊断判据见表3。
表3定子绕组的热状态判据
序号
接头形式
同类温差注意值（K）
1
绝缘接头
10Is/Ie
2
裸露接头
20Is/Ie
表中Is为试验电流，Ie为电机额定电流。
在求同类温差时，参考温度可用下法确定：
去掉明显的高温过热接头的值，将其余接头的温度值加权平均。
接头有多种结构时，应分类统计诊断。
同类结构的接头也可由直方图法比较各接头的温差。
当用停机直接检测时，应从停机瞬间计时，连续多次实测各接头温度（最简捷的办法是用热像仪拍摄若干张热像图，进行热像图分析），据以绘出温度时间曲线，推出停机瞬间的接头温度，参照表3诊断。
这时Is就是停机前的电流。
8.2.2定子铁心绝缘质量不良
8.2.2.1试验方法
试验方法和有关要求见附录B。
8.2.2.2热像特征
正常热像是各段铁心本身的轴向温升分布曲线能与圆周磁密分布曲线相对应。
异常热像是一个以短路环（故障处）区域为中心的局部过热热像图，在铁心内圆表面红外热像图中出现过热点或过热区。
8.2.2.3判据
在1个特斯拉磁密下：
齿部温差的注意值：
15K；允许值：
30K。
铁心温升的注意值：
25K；允许值：
45K。
铁心段与段之间的温差的注意值：
15K；允许值：
30K。
8.2.3碳刷和集电环接触不良
碳刷和集电环的检测宜在机组满负荷进行。
集电环的温升允许值：
80K；温度允许值：
120℃；单个碳刷超过平均温升的允许值：
30K。
当上述限值达到80%以上时，即可认为属于超过注意值的范围。
8.3变压器（含电抗器）
8.3.1油浸式变压器内部缺陷的检测和诊断
8.3.1.1异常热像特征：
箱体外壳有局部过热区，热像图上有两种形状。
有环流状
无环流状
8.3.1.2诊断
有环流状：
可认为是变压器的漏磁过大引起，其最热点温度不得高于油箱上层油温的允许值。
而且有些热像应结合色谱分析判断其危害的严重程度。
无环流状：
可能是靠近箱壳的组件或接头触不良引起，应及时通过色谱分析和直流电阻测试进行综合诊断。
8.3.2油浸式变压器冷却装置及油路系统故障诊断
8.3.2.1潜油泵故障的热像特征：
有明显过热区。
判据：
同类温差注意值：
5K；同类温差允许值：
20K。
8.3.2.2冷却系统工作不正常的热像特征：
滞塞部位呈现低温区。
油进出口温差反常等。
判据：
同类温差注意值：
1K。
8.3.3干式变压器（含干式电抗器）
8.3.3.1正常热像特征：
热分布相对均匀，设备轮廓可辩。
铁芯和绕组的温度稍高，中相又稍高，两边相大致上对称。
异常部位会呈现局部过热。
8.3.3.2诊断
对有热异常的干式变压器，应有针对性地进行直流电阻、绝缘电阻的测试，铁芯接地检查，空载试验和负载试验，以核实缺陷的类别和严重程度。
8.4高压电容套管
8.4.1有绝缘不良的套管的热像特征：
整体温度偏高。
8.4.2瓷套的相间温差的注意值为1K。
套管端部引出线的热状态按接头诊断，见7.2。
8.4.3确诊套管本身有热异常的，应尽早实测其介损和电容量，并作油的色谱分析，必要时进行局部放电测试，核实其有无缺陷及其严重程度。
8.5高压断路器
8.5.1热像特征
8.5.1.1运行中的断路器的通流回路均有发热。
8.5.1.2少油断路器，柱式SF6断路器正常的热像特征是：
上法兰（或称上帽盖）和中间法兰（灭弧瓷套下法兰或三角腔）的温度最高，上、中法兰的温升相近；瓷套和接地法兰的温度较低，有的测不出温升。
反之，即为有异常。
8.5.1.3多油断路器、罐式SF6断路器金属外壳的表面正常的热分布自上而下均匀递减，梯度较小，有时难以分辨出。
8.5.2判据见表4
表4断路器的热状态判据
项目
设备类别
相间温差（K）注意值
相对温差（%）
最热点
注意值
允许值
少油断路器
10
35
75
多油断路器
2
75
支柱式SF6断路器
5
50
罐式SF6断路器
1
50
8.5.3诊断
8.5.3.1少油断路器的常见缺陷
8.5.3.1.1动静触头接触不良
热像特征是上端顶帽的下部明显过热，并有T1›T3›T2。
（以T1表示顶帽的最高温度，T2表示瓷套外表的温度，T3表示灭弧瓷套下法兰的最高温度）
8.5.3.1.2中间触头接触不良
热像特征是灭弧瓷套下法兰为最高温度区，有T3›T1›T2。
8.5.3.1.3静触头基座接触不良
热象特征是顶帽中部为最高温度区，有T1›T3›T2。
8.5.3.2支柱式SF6断路器的常见缺陷参见8.5.3.1诊断。
8.5.3.3多油断路器和罐式SF6断路器应特别注意壳体上有无局部过热区。
有怀疑时应认真进行热像图分析和档案分析，必要时停电进行相关试验，如测回路电阻、油耐压或微水含量测试。
8.5.3.4对热状态异常的断路器类设备有条件时可在带电压无负荷条件下复测相间的最大温差和面积温差,以区别载流回路缺陷或绝缘缺陷。
8.5.3.5当相间温差大于注意值时，且SF6断路器的相对温差大于50%，油断路器的相对温差大于75%者，应认定为设备有重大缺陷。
8.6电磁式电压互感器
8.6.1正常热像特征：
浇注式电压互感器是个较均匀的整体发热图；油浸式高压互感器是以顶部储油柜油面为最高温度，并且呈现上高下低的温度均匀递减分布。
当内部铁损或介损偏高时，整体温度也会偏高。
8.6.2判据见表5。
表5电磁型电压互感器的热状态判据
电压等级（kV）
相间温差（K）
相对温差（%）
注意值
注意值
允许值
浇注式：
6～35
4.0
35
50
油浸式：
35
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