紅外測溫在繼電保護狀態檢修中的應用

吳小妹，林大增

福州電業局，福建福州 350009

1 紅外測溫技術的特點

所謂紅外測溫是指采用紅外熱像儀或紅外熱電視對所有應測部位進行全面掃描，找出熱態異常部位，然后對異常部位和重點檢測設備進行準確測溫。

它是通過吸收物體自身分子運動對外產生的紅外輻射能量，測出設備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設備發熱情況。具有快捷、方便、靈敏度高、非接觸性遠距離測溫、無需使被測設備停運或解體等優點。

2 紅外測溫在繼電保護狀態檢修中的應用

紅外測溫應用于具有電流、電壓致熱效應或其他致熱效應的二次設備及相關回路，包括保護裝置、自動化（測控）裝置、安全自動裝置、故障錄波器、端子箱、保護屏等二次設備本體及其相互之間連接的二次回路和一次設備至端子箱、保護屏的二次回路，站用電交直流回路。

二次設備包括裝置的面板、背板和內部；二次回路包括電纜的連接處，比如開關端子箱端子排、保護屏端子排等。具體項目見表1。

表1 變電二次系統紅外測溫檢測項目

輸變電設備應用紅外檢測及診斷技術及時有效地發現運行中的電力設備的事故隱患和故障先兆，及時采取相應合理的可靠措施，為設備檢修提供了依據，使缺陷處理更具針對性。同時也為開展設備狀態維修創造了條件，有效地預防了一些事故的發生，大大提高了設備運行的可靠性。

輸變電設備和繼電保護設備因設備制造元件、運行環境不同，使紅外技術在兩者的應用中各有不同。

1）輸變電設備主要運行在戶外或 較大的室內空間，繼保設備主要集中在室內，運行環境舒適很多。如環境溫、濕度大都在允許范圍內，設備積塵、污染程度要遠遠低于輸變電設備。這對于紅外熱成像的測試更有利，且對于紅外熱成像的背景溫度修正要求也不同；

2）輸變電設備屬于電力系統中高壓設備，其安全距離有嚴格要求，這就造成輸變電設備屬于遠距離測試，而保護設備和二次回路則是近距離測試，特別是保護裝置，因測試位置有限，距離小的不到30cm，長的不過數米，這就造成輸變電設備紅外測試儀器和繼電保護紅外測試儀器的技術參數要求不同，前者適合配置長焦、后者適合配置廣角鏡頭；

3）輸變電設備發現較多缺陷的是設備的接頭部位。這些屬于電流致熱的發熱點，其接觸是否良好是個重要原因。繼電保護中廣泛采集的電流二次回路，其接頭發熱是與之相似的，不論是端子排還是連接片接觸不良發熱也是極其明顯的。

3 繼保狀態檢修中熱缺陷的標準劃分

二次系統紅外測溫數據的分析判斷方法和判斷依據以三種方法為主。

1）表面溫度差異判斷法

根據測得的設備或二次回路溫度值，結合環境氣候條件、二次負荷大小進行分析判斷，若圖像中測得某個點的溫度高于周邊部件溫度10℃以上時，應當重點監測。

2）同類同相比較判斷法

根據同組三相設備或回路之間和同相、同類設備或回路之間對應部位的溫差進行比較分析。當某個設備或某相溫度超過其它同類型設備或其它兩相溫度10℃以上時，應當重點監測。

3）檔案統計分析判斷法

統計并分析同一設備在不同時期的溫度變化情況，查找溫度變化原因，結合統計規律來判斷設備是否正常。

根據上述方法，二次系統熱缺陷可分為一般缺陷、重要缺陷和緊急缺陷3種：

（1）一般缺陷：超過正常運行的二次設備或相關回路溫度10℃ ～20℃ ；

（2）重要缺陷：超過正常運行的二次設備或相關回路溫度20℃ ～30℃ ；

（3）緊急缺陷：超過正常運行的二次設備或相關回路溫度30℃以上，并經專業人員同意。

4 應用實例

實例1：繼電保護設備

2010年上半年泉州電業局220kV西湖變220kV故障錄波器開入板位置紅外測溫溫度數據達70℃以上（見圖1），其他電業局多套該型故障錄波器同樣發現異常溫度數據（見圖2），經分析并聯系廠家，確認為2009年前該系列故障錄波裝置的開入量回路的配阻不恰當，造成長期閉合開入接點的回路配阻發熱嚴重，存在產品家族性質量問題?，F在已安排福建省2009年前批次的該型故障錄波器更換開入板。

圖1 泉州電業局220kV西湖變故障錄波裝置紅外測溫實例

狀態量預警和異常分析避免一起可能CT斷線的事故隱患。莆田電業局220kV荔城變110kV母聯開關電流二次回路溫度較其他回路高出29.3℃，繼電保護狀態檢修輔助決策系統發出二次回路紅外溫差狀態量預警?，F場檢查為母聯開關保護屏內端子排上電流回路的連接片松動。上緊連接片后，溫度數據恢復正常，避免一起可能CT斷線的事故隱患。

福州電業局 開展繼電保護裝置和二次回路的檢測經歷了由變電運行人員利用一次紅外熱成像儀檢測保護裝置和二次回路到繼保專業人員檢測的階段。由于輸變電設備和繼保設備的上述不同的，檢測中發現用輸變電設備紅外檢測儀檢測繼保設備和二次回路時，因焦距和視角問題，檢測效果不佳，經過與輸變電狀態檢修相關人、福祿克廠家的積極溝通后，福州電業局 用福祿克Ti55和Ti32對繼電保護和二次回路進行了全面測溫。

福祿克紅外熱成像儀對于距離 50cm以內的成像效果良好，清晰，特別是Ti32引進了先進的IR－Fusion（紅外－可見光融合功能）。它在紅外熱圖基礎上疊加可見光圖像，通過調節使背景呈現可見光圖像，而發熱點依舊是紅外成像。使用者借助可見光圖像，對發熱點進行快速、精確的定位。正式由于該先進的技術使得我們在黎明變進行紅外測溫時發現該站一個端子箱內一個電流回路連接片未接觸好，導致異常發熱。

現場我們對發熱情況進行了緊固處理后，發現該連接點的溫度明顯下降，由60多度直接降到40多度。下圖是處理后成像：

紅外技術是一項十分有效、重要的檢測方法，但在繼電保護專業的應用還只是起步，對于在二次回路中沒有電流效應的部分，特別是重要的控制回路的監測如何開展，還需要進一步琢磨。同時對設備缺陷及熱譜圖的分析尚需進一步積累資料，加快對檢測人員檢測診斷的培訓，提高檢測質量，注意積累重要的電力設備原始記錄，定期進行跟蹤檢測，促進電力設備的由定期檢修向狀態檢修過渡。

[1]中華人民共和國電力行業標準 DL/T 664-2008.帶電設備紅外診斷技術應用導則.