摘要：近年来，在供电系统中因热故障造成的设备停电及损坏事故发生频繁，极大地影响了系统的稳定运行。为了对设备热故障做到“早发现、早处理”，有效提高设备的经济、稳定运行能力和延长设备使用寿命，文章作者经过三年来对设备热故障防治的研究与不断地探析和实际应用，总结和积累了一定的实践经验，对供电安全、降低节能有积极作用。
关键词：电气设备；热故障诊断技术；供电管理；设备发热原因
一、概述
电气设备在导体联接不良、电场畸变及绝缘薄弱的地方都会产生热故障，由于发热的累积效应，使发热加重，设备的导电和绝缘性能逐渐下降，在一定条件下造成接地、短路等故障，并极易导致火灾事故。由于运行人员不可能近距离对电气设备进行观察，更不能触摸带电导体，因此，设备的过热缺陷一般很难发现。
传统的发热故障诊断办法有：在设备内部热点采用埋设测温装置（如变压器上安装的的温度表）在线监测温度；在设备停电的情况下测量电阻值（如变压器、开关和电机通过定期测量绕组或导电回路的直流电阻来判断是否存在接头接触不良）；在容易发热的部位贴示温蜡片来定性判断温度变化；以及用红外线测温仪来比较精确地测量导体某一部位的温度。但上述方法在实际使用中存在局限性，只能测整体或个别热点温度，最关注的个别点和最高点的温度难于测量，发热点及周围温度不能量化，容易发生误判和漏检，尤其是早期热故障不能发现。而先进的诊断方法是通过采用故障诊断理论，应用红外成像测温技术，可以十分精确地对设备整体温度变化进行测量，方便地找到设备上发热超限或异常部位，而且工作效率高。这项技术手段在国网公司的超高压设备运行检修管理上取得了显著的成绩。
我们通过三年的实践，在热故障的检测和防治方面也取得了成功经验，现就这方面的技术同大家交流。
二、设备发热原因与热故障分类
高压电气设备在正常运行情况下，将有部分电能以不同的损耗形式转化为热能，从而使设备温度升高。这些电能的损耗主要包括以下几种：
1．电阻损耗，发热功率与电流平方成正比，这种发热称为电流效应引起的发热；
2．介质损耗，发热功率主要取决于电压，这种发热称为电压效应引起的发热；
3．铁损是因铁心的磁滞、涡流现象而产生的电能损耗，这种发热称为电磁效应引起的发热。
这些发热是不可避免的，在设计、制造等环节中已经考虑设备运行时允许的温度升高。但在运行过程中，由于受到大电流、高电压的冲击，环境污染、气温变化等不利因素的影响，在设备的外部或内部的某些薄弱部位往往出现不正常的发热或温度分布异常，并发展成热故障。
通常发热分外部、内部至热两类：外部至热大都数是因电气接头长期暴露在大气中，金属导体表面受电化学腐蚀及因热胀冷缩接触面压力减小使导体连接部位接触不良，形成较大的接触电阻，其发热功率取决于接触电阻与通过的电流；少数是因表面污秽或机械力作用造成外绝缘性能下降，其发热功率取决于外绝缘的绝缘电阻与泄漏电流。内部热故障主要发生在导电回路和绝缘介质上，其内部发热机理因设备内部结构和运行状态的不同而异，一般可概括为：导体连接或接触不良、介质损耗增大、电压（场）分布不均匀或泄漏电流过大、因绝缘老化、受潮、缺油等产生局部放电、磁回路不正常等。实例见下图：
我们通过对139例热故障统计分析，大多数属于外部热故障，最突出的是室外铝质导体的联接，高压隔离闸刀断口，设备与母线的联接部位，铜铝导体联接部位最容量生产热故障，占到82.6%，内部至热我们发现了9例。在供电行业故障统计中，内部发热比例很少，这也说明我国电气产品质量在不断提高。从现有资料看，红外成像仪能够发现电力设备内部导流回路、绝缘，充油设备油路等异常导致的发热和避雷器泄漏电流过大而发热等通常很难发现的缺陷。
三、红外成像仪的工作原理与热故障的识别
红外线是一种光线，具有普通光的性质，又是一种热辐射，任何一定温度的物体都会向外发射红外线；当温度变化时，辐射光的波长也会随之变化，由此，通过检测红外热辐射的光波长，来测量特定对象的温度这就是非接触式红外测温基本工作原理，采用由红外线滤镜、感光器件及其他光学和成像系统等构成了完整的红外成像设备。先进的红外成像仪还能自动跟踪发热体最高温度点，温度分辩率达到0.1度。在20米以内的可视距离内，被测物体在屏幕上可清晰地显示物体温度的整体变化，所以可以快速方便地找到设备温度最高点。我们只要通过专业培训，了解电气设备的构造，掌握设备发热的允许标准和常用电气设备正常工作时的红外图谱，用比较、类推的方法就可以识别一般性的热故障。
（一）外部热故障的判断
外部热故障的致热部位是裸露的，可用热像仪直接测温，且测量值与实际的温度值差别不大，一般可根据测得的温度值或温升值，按照GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备共同技术要求》规定的温度和温升极限，以及DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相对温差判断法来判断缺陷的严重程度。当温度值或温升值接近或稍微超过GB/T11022-1999标准的规定值时，如此时设备的负荷还较轻，但在还有可能出现更高的负荷的情形下，应定为“重大”或“紧急”缺陷，同时采取相应的措施。诊断标准如下表所示。