输电线路故障检测方法探究

【摘要】本文通过对输电线路常见故障及原因进行分析，结合保定地区输电线路运行与维护的实际，对采用红外测温方式解决输电线路故障及缺陷的方法进行探究。

【关键词】输电线路；故障检测；红外测温

0. 前言

输电线路是电力系统的生命线，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。河北保定地区近年来电网建设飞速发展，生命站、生命线逐年增多，与此同时，输电线路跳闸故障也随之频发。红外检测具有远距离、不停电、不接触等特点，给电力系统线路状态监测提供了一种先进手段。为此，结合保定地区输电线路运行与维护的实际，对采用红外测温方式解决输电线路故障及缺陷的方法进行探究。

1.常见故障及原因分析

输电线路常见故障多由设备过热引起，即输电线路热缺陷。热缺陷按温升的高低及对设备的危害程度可将其分为一般性热缺陷、严重性热缺陷和紧急性热缺陷三种。

1.1 一般性热缺陷：其温升范围为10-20℃，与相同运行条件下的输电设备相比，该接头有一定的温升，用红外成像仪测量仅有轻微的热像特征，此种情况应引起注意，检查是否系负荷电流超标引起，并加强跟踪，防止缺陷程度的加深。

1.2 严重性热缺陷：发热点温升范围为20-40℃，或实际温度在60-80℃之间，或输电设备相间温差范围为1.5-2.0倍，热像特征明显，缺陷处已造成严重热损伤，对设备运行构成严重的威胁，此种缺陷应密切监视，条件允许时应尽快安排停运处理。

1.3 紧急性热缺陷：发热点温升超过40℃，或者最高温度已超过该材料最高允许值。热像图非常清晰，外观检查可看到严重的烧伤痕迹。该种缺陷随时可能造成突发性事故，应立即停电进行检修。

1.4 输电线路热缺陷产生的原因

当输电线路存在缺陷或故障时，缺陷或故障部位的温度就会发生异常变化。对于输电线路上的导线、线夹、绝缘子、接头、压接管以及其它各类裸露工作部件，由于在长年累月的运行中，受到环境变化、污秽覆盖、有害气体腐蚀、风吹日晒等自然力的作用，再加上人为设计、施工质量等因素的影响，均会造成设备老化、损坏和接触不良，必将导致介质损耗增大、泄漏电流增大和接触电阻增大，从而引起设备的局部发热，如果未能及时发现并制止这些隐患的发展，最终会促成设备故障或事故的发生，严重的会造成电网扩大事故。

因此，依据《电力金具通用技术条件》（GB2314-85），电力金具的电气接触性能应符合下列要求：

1） 导线接续处两端点之间的电阻，应不大于同样长度导线的电阻；

2） 导线接续处的温升应不大于被接续导线的温升；

3） 承受电气负荷的所有金具，其载流量应不小于被安装导线的载流量。

2. 热缺陷检测方法

2.1 相对温升法。《带电设备红外诊断技术应用导则》对电流致热型设备的热缺陷判别提出用相对温升判别法，该方法通过分析相对温差与接触电阻的变化关系，依托电力行业标准《电力设备预防性试验规程》（DL/T596）中对接触电阻的规定，依据《带电设备红外诊断技术应用导则》中提供的相对温差判据，对输电线路热缺陷进行分类。这种检测方法取被测对象附近正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度T2，被测量对象的温度为T1，T0为环境参照体温度（一般取大气温度），根据（T1-T2）/（T1-T0）×100%来判断热缺陷情况。当计算结果大于等于35%时为一般缺陷，大于等于80%时为重大缺陷，大于等于95%时为紧急缺陷。

2.2 绝对温差法。根据上述规则，可以认定在正常负荷运行情况下，接续管、耐张线夹、调整板等处的温度应与直流输电线路的导线相同或比它小，因此，可以取被检测对象附近正常运行导线的温度作为参考温度，即对于有热缺陷的地方，可以在离发热点1m远的地方取导线或线路金具的温度作参考温度。此时可采用绝对温差法来判断： 取被测对象附近1m远的地方正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度Ta，被测量对象的温度为T，ΔT=T-Ta，根据ΔT来判断热缺陷情况，这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。同时，由于同向性，检测距离、环境温度、湿度、风速等参数的不准确性带来的误差也随之减小。

3. 输电线路缺陷多发部位及原因分析

根据大量红外检测结果来看，输电线路中线路金具的热缺陷大多集中在耐张线夹、跳线线夹、接续管等机械连接部分。统计近几年红外检测的数据，可以看到其机械连接部分的平均温升约在30℃左右。

3.1 造成过热的原因

3.1.1 氧化腐蚀。由于外部热缺陷的导体接头部位长期裸露在大气中运行，长年受到日晒、雨淋、风尘结露及化学活性气体的侵蚀，造成金属导体接触表面严重锈蚀或氧化，氧化层都会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍。

3.1.2 导线接头松动。导体连接部位在长期遭受机械震动、抖动或在风力作用下摆动，使导体压接螺丝松动。

3.1.3 安装质量差。a） 接头紧固件未紧到位； b） 安装时紧固螺丝上下未放平垫圈或弹簧垫圈，受气温热胀冷缩的影响而松动； c） 线夹与导线接续前未清刷，没有涂电力复合脂，或复合脂封闭不好，使潮气侵入造成氧化使接触电阻变大而发热；d） 铝导线与铜接点连接未加铜铝过渡接头e） 线夹结构不好，导线在线夹端口受伤断股； f） 线夹大小与导线不配套，输电线连接点前后截面及导流能力不匹配； g） 线夹结构造成的磁滞涡流损耗发热。

3.2 解决措施

3.2.1 金具质量。设备线夹金具，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能应符合设计要求，应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品，坚决杜绝伪劣产品入网运行。

3.2.2 防氧化。设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优先采用电力复合脂（即导电膏）以代替传统常规的凡士林。

3.2.3 接触面处理。接头接触面可采用锉刀把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉，使接触面平整光洁，但应注意导线加工后的截面减少值：铜质不超过原截面的3%，铝质不超过5%。

3.2.4 紧固压力控制。部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防压力过大。

4. 故障检测方法应用实例

河北保定供电公司应用红外测温技术，通过以下方式开展输电线路故障检测工作：

4.1 日常巡检。日常巡检是由运行人员或红外专职人员进行，应用简易或便携式的红外热像仪，对巡视的输电设备关键部位进行红外测温，并记录存档。

4.2 定期普测。根据设备的重要性大小和新旧程度制定出设备全面普测的周期，使用红外热像仪对运行设备进行细致而全面的红外检测，记录存档。

4.3 重点跟踪。在日常巡检和定期普测的基础上，对发现有过疑似发热点的设备进行重点跟踪检测，对情况比较严重的设备要连续跟踪检测，记录存档，观看发展趋势。

4.4 基础检修。对于新投运的设备，待其运行进入稳定状态（主要是热稳定状态）后，为掌握设备的性能，进行红外检测、记录存档，用作该设备的红外基础资料，为今后分析故障缺陷和预测寿命打下基础。如保定供电公司超高压工区在新投运的500kV大房II、III回线路上采取的就是这种检修方式。

5. 结束语

随着红外检测技术的普及和提高，更加先进测试仪器的出现，输电线路故障的查找将更加快速简单，从而保障电力系统安全稳定地运行。

参考文献：

[1]刘俊慧.远红外测温在电气设备上的应用.

[2]崔雨，李鸿飞.红外测温仪的原理与实际应用指南.