CN104502768A - 用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，步骤包括：针对被试品选择被试品模型，建立用于提供测试电流的试验电路；分别通过试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流，检测被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度并计算相对环境温度的温升，得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升；将被试品模型在每一个测试工况下的测试电流及对应该测试电流的温升进行拟合，得到测试电流和温升之间的拟合经验公式；根据测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估。本发明具有评估准确可靠、适用范围广、所需参数少、操作方便快捷的优点。

Description

用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法

技术领域

本发明涉及电力设备检测技术领域，具体涉及一种用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法。

背景技术

红外测温在电气一次设备带电检测中占有重要的地位，日常工作中红外缺陷数量占到了所有带电缺陷总数的80％以上，而其中电流致热型缺陷又占绝大多数。缺陷落实以后，就进入缺陷分析和检修决策环节。除了极个别缺陷要紧急停电处理外，大部分可以推迟到下个检修周期或负荷较低时候再进行处理，而这个缺陷发展的预判过去主要依靠各生产人员集体协商，主观性较强，如判断较松则存在设备失修的风险，而判断较紧则又存在停电检修次数过多，电网运行可靠性指标较低的情况。因此，如何建立一套客观的温度预判体系，为检修决策提供足够的数据支撑，已经成为提高检测精益化的生产需求。

在现行的行标DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》里电流致热型缺陷主要依据是发热点的温度与正常温度对比进行判断，其中最常见的电气设备与金属部件之间接头和线夹判别标准是：一般缺陷发热部位与不发热部位温差小于15K，严重缺陷热点温度大于80度，危急缺陷热点温度大于110度(金属部件与金属部件之间的严重、危急分别是90度和130度)。同时标准强调了检测时要记录重要工况：实际负荷电流、额定电流、大气温度、被检物体温度等。标准并没有涉及缺陷劣化可能发展的情况，主要是突出当次测量时不同情况的对比。目前的温度预测主要基于一些简单的判别方法，其中温升采用的是：(最高负荷电流/当前负荷电流)²×当前温升×1.2，这个方法里整体影响系数是固定的为1.2，未考虑不同的设备、不同的缺陷模型的影响，电流对发热的影响为固定的2次函数，未考虑电流引起温度上去后，散热条件也会改变等情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种评估准确可靠、适用范围广、所需参数少、操作方便快捷的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，步骤包括：

1)针对被试品选择被试品模型，建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路；

2)分别通过所述试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流，检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度并计算相对环境温度的温升，得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升；

3)将所述被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合，得到测试电流和温升之间的拟合经验公式；

4)根据所述测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估。

优选地，所述步骤3)得到测试电流和温升之间的拟合经验公式如式(1)所示；

$y=k_1{x}^{k_2}---\left(1\right)$

式(1)中，y表示温升，x表示测试电流，k₁和k₂分别表示拟合得到的系数。

优选地，所述步骤3)中将所述被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合时，如果被试品为点发热类型，则拟合得到的系数k₂的取值大于或等于2；如果被试品为面发热类型，则拟合得到的系数k₂的取值大于1且小于2。

优选地，所述步骤4)的详细步骤如下：获取被试品所在区域最热季节的最高环境温度、可能存在的最大电流值，将所述可能存在的最大电流值作为测试电流代入所述拟合经验公式计算得到被试品在最热季节的温升，将所述温升加上被试品所在区域最热季节的最高环境温度，得到被试品在最恶劣情况下的发热温度；或者获取被试品的长期运行的电流负荷和当前环境下的最高环境温度，将所述长期运行的电流负荷作为测试电流代入所述拟合经验公式计算得到被试品在长期运行的电流负荷的温升，将所述温升加上被试品当前环境下的最高环境温度，得到被试品在被试品在当前环境下的发热温度。

优选地，所述步骤1)中针对被试品选择被试品模型的详细步骤包括：

1.1)针对被试品选择对应运行周期的模拟被试品，以保持模拟被试品的材质和被试品之间的材质通流能力相当；

1.2)调整被试品模型的连接配合程度，以模拟被试品连接配合不到位或者不紧固；

1.3)改变被试品模型表面的粗糙程度，增加被试品模型单位接触面积的电阻，以模拟被试品接触面长期收雨水、风沙侵蚀的表面锈蚀和积污。

优选地，所述步骤1)中建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路包括调压器、升流变压器和用于检测输出给被试品模型的测试电流的电流测量仪，所述调压器通过升流变压器与被试品模型相连，所述电流测量仪布置于升流变压器与被试品模型之间。

优选地，所述电流测量仪具体为钳形电流表，所述钳形电流表套设于布置于升流变压器和被试品模型之间的线路上以检测所述测试电流。

优选地，所述调压器为220V无级输出调节调压器，所述升流变压器为0～1000A电流输出升流变压器，所述钳形电流表的量程为1000A。

优选地，所述步骤2)中通过所述试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流时，被试品模型被置于无风、无太阳直射的环境下。

优选地，所述步骤2)中检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度具体是指通过红外仪检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度。

本发明用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法具有下述优点：

1、本发明针对被试品选择被试品模型，分别通过试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流，检测被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度并计算相对环境温度的温升，得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升；将被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合，得到测试电流和温升之间的拟合经验公式；根据测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估，因此考虑到电力设备连接部件建立常见红外缺陷发热模型，充分考虑了现场发热的主要工况条件，符合温度预测的检测需求，具有较强的实用性，能够帮助生产决策人员进一步掌握红外缺陷的情况，特别是缺陷劣化的情况，能够合理的安排停电检修计划，在不影响设备的安全稳定的前提下，进一步提高电网的可靠性指标和设备的可用性指标。

2、本发明针对被试品选择被试品模型，通过该被试品模型设计、拟合出发热的拟合经验公式、简单有效，适用范围广、所需参数少、操作方便快捷，现场工作人员上手方便、快捷，能够满足温度预测的基本需求，该经验公式拟合方法属于电气一次设备电流发热方法的首创，技术达到国内先进水平。

3、本发明根据测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估，通过拟合经验公式能够获取的结果帮助检测人员预先判断缺陷在最苛刻工况下的发热温度，确定缺陷的危害程度，将极大的提高生产决策的准确性，有效解决设备维护的可靠性和电网长期运行之间的矛盾。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为本发明实施例中试验电路的框架结构示意图。

图3为本发明实施例中得到的拟合经验公式的拟合曲线示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法的步骤包括：

1)针对被试品选择被试品模型，建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路；

2)分别通过试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流，检测被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度并计算相对环境温度的温升，得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升；

3)将被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合，得到测试电流和温升之间的拟合经验公式；

4)根据测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估。

本实施例中，步骤1)中针对被试品选择被试品模型的详细步骤包括：

1.1)针对被试品选择对应运行周期的模拟被试品，以保持模拟被试品的材质和被试品之间的材质通流能力相当；确保针对旧型号、运行时间较长的老设备被试品的检测准确；

1.2)调整被试品模型的连接配合程度，以模拟被试品连接配合不到位或者不紧固；例如模拟刀闸合闸不到位时，通过人为调整刀闸的合闸不到位来改变动静触头间的接触面积；模拟螺栓不紧固时，通过调节连接排螺栓的旋入深度来改变螺栓与连接排的接触面积。

1.3)改变被试品模型表面的粗糙程度，增加被试品模型单位接触面积的电阻，以模拟被试品接触面长期收雨水、风沙侵蚀的表面锈蚀和积污。本实施例中，改变被试品模型表面的粗糙程度具体是指在被试品模型表面涂抹粉尘和/或铁锈颗粒，从而实现模拟各接触面在长期的雨水、风沙侵蚀下，表面锈蚀、积污等工况。

如图2所示，本实施例步骤1)中建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路包括调压器、升流变压器和用于检测输出给被试品模型的测试电流的电流测量仪，调压器通过升流变压器与被试品模型相连，电流测量仪布置于升流变压器与被试品模型之间。通过上述结构，能够满足试验所需可控的大电流，而且试验电路具备可靠的升流保护系统，进行测试是能够确保人员的安全，操作也非常简便。本实施例中，电流测量仪具体为钳形电流表，钳形电流表套设于布置于升流变压器和被试品模型之间的线路上以检测测试电流。本实施例中，调压器为220V无级输出调节调压器，升流变压器为0～1000A电流输出升流变压器，钳形电流表的量程为1000A(测量精度为0.1A)。

本实施例中，步骤2)中通过试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流时，被试品模型被置于无风、无太阳直射的环境下，此外还需要保证试验全程中，环境温度不能出现大幅度变化等。本实施例中，步骤2)中检测被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度具体是指通过红外仪检测被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度，本实施例中红外仪的测量范围为0～500度，测量精度为0.1K。

本实施例中，步骤2)得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流对应的发热温度以及温升的数据如表1所示。

表1：测试电流对应的发热温度以及温升的测试数据表。

测试电流	发热点发热温度	环境温度	电流百分比	温升
					50	57	16	0.05	41
63	72	16	0.063	56

78	85	16	0.078	69
					90	100	16	0.09	84
95	135	16	0.095	119
					114	152	16	0.114	136
141	233	16	0.141	217
					204	290	16	0.204	274
230	326	16	0.23	310
					275	371	16	0.275	355
292	455	16	0.292	439

参见表1，本实施例中为了简化原理说明，测试的环境温度均为16摄氏度。毫无疑问，采用不同环境温度下进行检测，能够提高本实施例中步骤3)中拟合的准确性。

本实施例中，步骤3)得到测试电流和温升之间的拟合经验公式如式(1)所示；

$y=k_1{x}^{k_2}---\left(1\right)$

式(1)中，y表示温升，x表示测试电流，k₁和k₂分别表示拟合得到的系数。根据电流发热的基理，热量的产生与电流的平方成正比的关系，但发热点的温度同时与散热条件、温差也有很大关系，电流越高、温差越大、散热的热量就越多，因此本实施例采用了如式(1)所示的温升与电流的幂函数的关系式作为拟合经验公式，从而能够准模拟测试电流的发热情况，使得针对电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估更加准确。

本实施例中，拟合得到的系数k₁和k₂和具体的模拟被试品相关，其中k₂反映了点缺陷和面缺陷的主要差别：步骤3)中将被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合时，如果被试品为点发热类型，则拟合得到的系数k2的取值大于或等于2，表征了散热条件不好的情况下，温度上升更明显；如果被试品为面发热类型，则拟合得到的系数k2的取值大于1且小于2，表征了面缺陷的散热条件较好，温升与电流更接近于线性关系。此外，系数k₁主要表征了不同型号设备的主要参数。当输入的测试电流x为零时，温升y的输出也为零，即没有测试电流x输入也就没有温升y。

本实施例中，针对区县的趋势线拟合程度的指标R²值在0～1之间，当其值等于或越接近1时，其可靠性越高。如图3所示，本实施例结合表1所示的11个工况数据组，针对式(1)所示的拟合经验公式进行拟合，拟合得到系数k₁的值为2236.6，系数k₂的值为1.3192。根据电力设备连接部件发热的特点，可以将电力设备连接部件发热归纳两大类发热模型，分别是代表点发热的刀闸接口发热模型和面发热的螺栓连接排发热模型，根据现场发热的基本情况选用相应的模型，为保障缺陷预测温度的准确性，需在不同电流值下连续跟踪三次以上，将电流值、温升分别代入公式对系数k1、k2进行修正。

本实施例中，步骤4)的详细步骤如下：获取被试品所在区域最热季节的最高环境温度、可能存在的最大电流值，将可能存在的最大电流值作为测试电流代入拟合经验公式计算得到被试品在最热季节的温升，将温升加上被试品所在区域最热季节的最高环境温度，得到被试品在最恶劣情况下的发热温度；或者获取被试品的长期运行的电流负荷和当前环境下的最高环境温度，将长期运行的电流负荷作为测试电流代入拟合经验公式计算得到被试品在长期运行的电流负荷的温升，将温升加上被试品当前环境下的最高环境温度，得到被试品在被试品在当前环境下的发热温度。根据被试品在最恶劣情况下的发热温度和/或被试品在被试品在当前环境下的发热温度能够帮助生产决策人员大致掌握该缺陷的发展趋势并给出合理的跟踪检测和停电检修计划。

综上，本实施例将通过模拟现场常见电流致热型缺陷，改变被试设备主要工况(人为控制通流大小)来获取缺陷温升变化趋势，并归纳出不同缺陷的劣化规律，总结出通用的拟合经验公式，且于2014年11月27日在星沙基地东升变利用该拟合经验公式和分析软件对人工模拟的110kV刀闸刀口和连接排螺栓红外缺陷进行了跟踪和预测，分别输入了100A、125A、150A的电流值和红外检测发热值，分别进行了250A、300A的刀口和螺栓的温升预测，公式预测与实际拍摄的温升差距分别在15K和10K左右，满足现场工程测试的需要。因此，验证了本实施例的拟合经验公式简便、可靠，分析结果满足现场测试的需求，是对DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》使用的电流致热型设备缺陷诊断判据的创新，特别适合用于现场设备检测使用。本实施例的应用能够帮助生产决策人员进一步掌握红外缺陷的情况，特别是缺陷劣化的情况，能够合理的安排停电检修计划，在不影响设备的安全稳定的前提下，进一步提高电网的可靠性指标和设备的可用性指标。在全省电网中进行推广应用，将显著提高电网的经济性，粗略计算，将节省几千万因处理红外缺陷而停电带来的电网稳定性和用户可靠性的损失。

需要说明的是，本实施例的上述实施方式仅仅为针对某一个特定的被试品的原理性说明。在本实施例的实际应用过程中，通常会针对常用的电力设备连接部件分别建立拟合经验公式，而在现场进行电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估时，只需选择正确的电力设备连接部件，然后输入环境温度和测试电流值，即可快速根据所选择的电力设备连接部件对应的拟合经验公式进行电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于步骤包括：

1)针对被试品选择被试品模型，建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路；

2)分别通过所述试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流，检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度并计算相对环境温度的温升，得到被试品模型的在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升；

3)将所述被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合，得到测试电流和温升之间的拟合经验公式；

4)根据所述测试电流和温升之间的拟合经验公式对被试品的电流致热型缺陷进行评估。

2.根据权利要求1所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述步骤3)得到测试电流和温升之间的拟合经验公式如式(1)所示；

$y=k_1{x}^{k_2}---\left(1\right)$

式(1)中，y表示温升，x表示测试电流，k₁和k₂分别表示拟合得到的系数。

3.根据权利要求2所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述步骤3)中将所述被试品模型在每一个测试工况下的测试电流以及对应该测试电流的温升进行拟合时，如果被试品为点发热类型，则拟合得到的系数k₂的取值大于或等于2；如果被试品为面发热类型，则拟合得到的系数k₂的取值大于1且小于2。

4.根据权利要求3所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于，所述步骤4)的详细步骤如下：获取被试品所在区域最热季节的最高环境温度、可能存在的最大电流值，将所述可能存在的最大电流值作为测试电流代入所述拟合经验公式计算得到被试品在最热季节的温升，将所述温升加上被试品所在区域最热季节的最高环境温度，得到被试品在最恶劣情况下的发热温度；或者获取被试品的长期运行的电流负荷和当前环境下的最高环境温度，将所述长期运行的电流负荷作为测试电流代入所述拟合经验公式计算得到被试品在长期运行的电流负荷的温升，将所述温升加上被试品当前环境下的最高环境温度，得到被试品在被试品在当前环境下的发热温度。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于，所述步骤1)中针对被试品选择被试品模型的详细步骤包括：

1.1)针对被试品选择对应运行周期的模拟被试品，以保持模拟被试品的材质和被试品之间的材质通流能力相当；

1.2)调整被试品模型的连接配合程度，以模拟被试品连接配合不到位或者不紧固；

1.3)改变被试品模型表面的粗糙程度，增加被试品模型单位接触面积的电阻，以模拟被试品接触面长期收雨水、风沙侵蚀的表面锈蚀和积污。

6.根据权利要求5所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述步骤1)中建立用于为被试品模型提供测试电流的试验电路包括调压器、升流变压器和用于检测输出给被试品模型的测试电流的电流测量仪，所述调压器通过升流变压器与被试品模型相连，所述电流测量仪布置于升流变压器与被试品模型之间。

7.根据权利要求6所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述电流测量仪具体为钳形电流表，所述钳形电流表套设于布置于升流变压器和被试品模型之间的线路上以检测所述测试电流。

8.根据权利要求7所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述调压器为220V无级输出调节调压器，所述升流变压器为0～1000A电流输出升流变压器，所述钳形电流表的量程为1000A。

9.根据权利要求8所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述步骤2)中通过所述试验电路对被试品模型施加不同大小的测试电流时，被试品模型被置于无风、无太阳直射的环境下。

10.根据权利要求9所述的用于电力设备连接部件的电流致热型缺陷评估方法，其特征在于：所述步骤2)中检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度具体是指通过红外仪检测所述被试品模型发热点在不同测试电流大小对应的发热温度。