紅外線熱像儀在電力設備點檢中的應用

大唐洛陽熱電廠 設備管理部 張衛行

紅外線熱像儀在電力設備點檢中的應用

大唐洛陽熱電廠 設備管理部 張衛行

從300 MW機組基建開始，大唐洛陽熱電廠工作人員以點檢定修的管理模式對設備進行全過程、全員、全方位的動態管理。在工作中發現，電氣設備運行中溫度的變化能直接反映設備質量的好壞，而普通的測溫儀無法遠距離分辨出故障點的具體部位，尤其是無法檢定電氣設備的高壓線路、開關、電纜接頭等故障。為了為檢修提供更可靠的依據，大唐洛陽熱電廠開始利用紅外線熱像儀對電氣設備進行檢測。設備投入使用后，查出了多處隱患，保障了電力設備的安全可靠運行。本文，筆者以大唐洛陽熱電廠為例，闡述紅外檢測技術及紅外線熱像儀在電力系統中的應用。

一、紅外檢測技術概述

紅外檢測技術是指利用紅外輻射原理及儀器，檢測機器運行中的溫度變化。這是一種快速、簡便且行之有效的檢測電氣設備故障的方法，能夠快速、準確地確定發熱故障點。

1.紅外線。在光譜中波長在0.75～100 0 μm之間的一段稱為紅外線，是不可見光。紅外線是一種電磁波，自然界中所有溫度高于絕對零度（–273.16℃）的物質都可以產生紅外線。不同材料、不同溫度、不同表面光度、不同顏色的物質所發出的紅外輻射強度也不同。科學研究表明，當物體溫度低于100 0 ℃時，物體輻射能中大多是不可見的紅外光，能量也正集中在紅外區。紅外線熱像儀的工作原理正是利用這一原理，捕捉物體表面所發出的紅外輻射；工作人員通過觀察物體的紅外熱分布圖，判斷出設備故障所在位置及設備故障程度。

2.紅外線熱像儀的測量方法。太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段通常被稱為“大氣窗口”。紅外熱成像檢測技術，就是利用了所謂的“大氣窗口”。在用紅外測溫儀測溫時，由于輻射率對測溫影響很大，因此必須選擇正確的輻射系數。光滑表面因其反光，反射率較高，所以容易受環境影響；表面粗糙的物體輻射率較高；一個完美的理想黑體會吸收所有的紅外線（即輻射率為1）。電力設備測量需要的發射率一般在0.85～0.95，可使用簡單的輻射率測量方法，即將試件加熱至高于環境溫度（常溫下易出現測不準的現象），再貼上已知輻射率的物體（例如黑膠布），之后移動測溫點至測量物體上測出溫度，然后調整輻射系數，使溫度與黑膠布表面溫度相同，此時的輻射率就是試件的輻射率。

3.影響紅外線熱像儀測量準確性的因素。在實際應用中，要根據實際情況選擇儀表的視角和被測材料的紅外發射率。如果所選擇的發射率或視角不合適，會導致測量結果不準確。引發測量誤差的另一個原因是測量距離。測量距離應滿足L≤Sθ，式中，L為被測距離，S為被測物體表面積，θ為視場角。測量距離的大小與儀器的視場角、被測物體表面積相關，視場角或被測物體面積越大，測量距離可以越遠。如果被測物體面積較小，而測量距離過遠，則會導致測量結果不準確，而且距離越遠，誤差越大。

二、紅外熱像儀在電力設備點檢中的應用

如果電力設備在運行中溫度小于60 ℃，就應引起工作人員注意；如果其溫度大于80 ℃，則需工作人員盡快采取措施。工作人員在必要時應查閱安裝或生產廠家所提供的相關資料，了解設備的最高允許溫度或絕緣等級，也可根據其絕緣等級來判斷設備的允許發熱量，及時安排檢修工作。

1.電氣設備狀態監測的重要性。日常點檢中用的點檢儀測量方式，只是一個點一個點地測量，距離遠了測量結果就不準確，而且易受周圍空氣影響，甚至在陽光強烈的室外環境中完全無法進行測量工作。而利用紅外熱像儀進行測溫，則可以排除這些不利因素的影響，做到準確測溫，消除隱患。充分證明了使用紅外熱像儀的紅外監測在電氣設備狀態監測中的重要性。

2.紅外測溫儀監測出的隱患事例及處理分析。

（1）對變壓器及配電設施的監測。2009年6月25日，點檢員使用紅外熱像儀發現3號主變高壓側套管A相接線板處溫度較高，其他2相接線板溫度則在47 ℃左右。因系統負荷較大，而且設備在此溫度下設備仍可運行，因而只進行跟蹤檢測。2009年8月底，工作人員在設備停機后對3號主變高壓側套管A相接線板進行拆開檢查，用金相砂紙打磨，并重新涂抹導電膏，避免了一起因接線板長期發熱、高壓套管受損或導線融斷而引起的非停事故。

（2）對配電柜及電纜的監測。在大唐洛陽熱電廠165 MW供熱機組的配電設備中，專用盤及MCC盤內多為鋁排，用來連接的電纜有些是銅芯，有些是鋁芯，存在銅鋁過渡問題，并且之前已發生多起此類發熱故障。針對這一情況，工作人員應定期對低壓配電柜進行紅外檢測，做到防患于未然。

（3）對電機的監測。2006年12月19日，點檢員用紅外線熱像儀檢查6號發電機發現，其負極集電環表面溫度為230 ℃、正極（東側）溫度為65 ℃，發電機集電環（靠發電機側）碳刷磨損非常嚴重，個別電刷邊緣崩裂，而且負極電刷在電刷盒內高頻振動；負極集電環表面光潔度下降，電刷與集電環的摩擦面沒有形成有光潔度的鏡面。之后，工作人員采用涂抹凡士林的方法，反復少量多次均勻涂抹干凈的凡士林于碳刷頂部。幾分鐘后，設備溫度由230 ℃迅速降至75 ℃左右，后又降到了68 ℃左右，設備逐步恢復正常。