淺談電力電纜紅外診斷技術

摘要：本文簡要介紹了電力紅外診斷技術的原理、特點、及其重要性。在簡述電纜發熱分類的基礎上，從電纜本體和附件兩方面歸納了引起電纜過熱、而最終可能會導致故障的原因。

關鍵詞：紅外診斷 監測 電纜運行 應用

中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1 電力紅外診斷技術

1.1 基本原理

電力紅外診斷就是指通過儀器設備，完成對帶電設備溫度測量、分析、判斷的整個過程。以紅外熱像儀為例：在自然界中，任何物體只要它的溫度高于絕對零度（-273℃），就會不斷地向外輻射出紅外線。且物體溫度越高，輻射的紅外線能量越強。紅外熱像儀探測的就是運行中電力設備向外發射出的紅外能量。一旦被測設備本身存有缺陷，那么其相應部位的溫度場會發生溫度變化。而這一變化就會被紅外熱像儀精準地捕捉到，并通過信號形式的轉換，最終在終端顯示器上顯現出：缺陷設備表面溫度分布的熱圖像、精確的局部溫度測量值，從而揭示缺陷設備不可見的異常狀態，為后期的缺陷判定、消除提供技術依據。

1.2 電力紅外診斷的重要性

不同的設備或者是同一設備的不同部位，往往發生故障時的表現特征卻不盡相同，比如有：聲響異常、氣味異常、形狀變形等等。而在這其中，溫度異常可以說是各種電力設備故障中最常見的特征之一。而紅外測溫和診斷技術就是能及時發現、檢測到這種異常溫度的有效途徑之一。從最初引入到如今的廣為應用，諸多實踐證明：紅外測溫與診斷在電力設備的安全穩定運行以及故障預測診斷等方面發揮著越來越顯著的作用。

電氣設備過熱故障模式可分為：短路故障、雷電入侵、過載、內部絕緣損壞、導電回路接頭故障等。過熱故障一旦發生，會造成導體發熱、燒斷，設備損壞、甚至被迫停運。這些往往會造成一定的經濟損失。而紅外診斷就能及早發現電力設備明顯的、隱蔽的功能性過熱故障，把多重風險降低；它能提前檢出故障信息，使運行維護始終處于主動，并降低成本；它可以在運行狀態下同步監視設備狀況，識別和分析設備的缺陷及發展情況，從而擇優采取消缺排故的措施，調整確定檢修期限，使運維工作留有裕度，這就是紅外診斷所具備的技術指導優勢。

1.3 電力紅外診斷的特點

與傳統測溫方式相比，紅外監測和診斷可以做到：保持一定距離、不接觸、不停電、不解體、不取樣，做到省時、省力，降低電氣設備的運行維護費用。

紅外監測適用面廣、靈敏度高，且儀器設備操作方便，便于現場使用。

紅外監測設備可以實現大面積快速掃描成像，且熱圖像清晰、直觀，能夠形象地顯現出設備過熱缺陷的狀態。

紅外監測設備還可以進行精準的局部溫度測量、顯示。

能夠進行圖像資料存儲，易于使用計算機分析，確定設備故障屬性、部位、程度，進行定量診斷。

2 電纜紅外診斷的應用

2.1電纜發熱分類

電阻損耗增大引起的發熱，屬于電流效應引起的發熱。一般因導電回路的接頭、連接件接觸不良，造成接觸電阻增大引起發熱。

其發熱功率為： 式中：P為發熱功率、I為電流、R為接觸電阻。

介質損耗增大引起的發熱，屬于電壓效應引起的發熱。一般因絕緣介質的劣化、老化、受潮等因素，引起介質損耗增大而發熱。

其發熱功率為：

式中：P為發熱功率、U為電壓、C是介質兩端的等值電容、是交變電壓角頻率、是介質損耗角正切值。

2.2 引起電纜過熱的具體成因分析

據資料顯示：電纜附件（中間接頭、終端），由于所處結構的不連續性引起電場分布的畸變，故必須采用較復雜構造和多種材料，從而使其成為電纜線路中絕緣結構相對薄弱、容易發生運行故障的部分。其次，電纜在制造、敷設施工、運行維護過程中，不可避免地會出現產品質量、過負荷運行及外力破壞等問題，這些也是導致電纜本體發生運行故障的直接原因。以下就電纜本體、附件這兩方面，簡單歸納一下導致電纜過熱缺陷的成因：

2.2.1電纜本體

先天性生產缺陷。雖然技術在不斷發展，但是在生產過程中還是會由于種種原因使得電纜本體存在一定的制造缺陷，如：絕緣層、內外半導體屏蔽層的偏心度超標，導致介質內部電場分布畸變而引發電—熱擊穿等。

過負荷運行。電纜作為一種載流設備，在電網中起著傳輸和分配電能的作用。在運行過程中，如果長時間承載過負荷，將使纜芯導體過熱，溫度超過允許值，會加速絕緣老化，最終發生擊穿。

散熱不良。安裝于電纜密集區、電纜溝、電纜隧道等通風不良處的電纜，穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分，都會因過熱問題而使絕緣層加速損壞，最終造成熱擊穿。

2.2.2電纜附件

設計不夠周密。電場分布考慮不合理、機械強度和裕度不夠等是設計的主要弊病；電纜附件存在技術問題，往往會為今后電纜的長期運行預埋隱患。

選用材料不當或材料缺陷。如：電纜本體在運行過程中因負荷變化、環境溫度的變化而熱脹冷縮，電纜附件和電纜XLPE絕緣層之間界面熱脹冷縮形成呼吸效應，特別是熱縮式附件若不能隨之彈性變形而喪失密封作用，容易導致潮氣入侵，造成固體絕緣介質沿面放電，最終擊穿等。

現場制作安裝不符合工藝要求。由于電纜附件一般是現場制作安裝的，往往會受到現場環境和天氣條件、使用工器具、以及人員素質的限制和影響，從而使附件的制作安裝不能夠達到工藝標準、甚至可能是施工質量不良，造成附件處絕緣水平較低。如：中間接頭壓接不夠緊密，長期運行使接觸電阻增大而引起發熱；線芯彎曲過度；鉛封不嚴等。

環境條件影響。如：長期裸露于大氣環境中的戶外終端，因受風、雨、雪、霧、有害氣體和腐蝕性塵埃等的影響會造成連接點表面氧化，使接觸電阻增大而引起發熱等。

2.3 紅外監測和診斷的應用

在電纜的日常運維管理中，定期對電纜系統要害部位和易發生故障部位進行紅外檢測和診斷，通過檢測到熱缺陷，能及時有效地發現運行中電纜的事故隱患和故障先兆，能及時擇優采取合理、可靠的處理措施，從而降低電纜故障率，提高電纜運行的安全性、可靠性。

3 結語

加強預防措施，以防范為主，是降低電纜故障率最有效的方式。因此，在日常運行維護過程中，加強對電纜線路的監測，及時在故障發生前消除缺陷，可以減少電纜故障的發生。而通過整理、保存好電纜運行中熱缺陷的診斷資料（測溫記錄、紅外熱像等），亦將有助于運維人員今后的查詢、缺陷監督、運行巡視方案的制訂和其他運維措施的開展。

參考文獻

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