芻議紅外測溫技術(shù)在變電站設(shè)備缺陷診斷之中的運(yùn)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，紅外測溫技術(shù)已經(jīng)開始成為電力行業(yè)一種應(yīng)用廣泛的檢測設(shè)備故障的手段。采用紅外測溫技術(shù)，能夠直觀、形象地查找出各種隱藏故障，具有較高的準(zhǔn)確性。在紅外檢測過程中，不需要對電力設(shè)備進(jìn)行停電，不需要對運(yùn)行參數(shù)做出任何改變，就能夠準(zhǔn)確反應(yīng)出故障部位與性質(zhì)，通過維修，確保設(shè)備能夠正常安全運(yùn)行。所以，該技術(shù)在變電站設(shè)備缺陷診斷之中的運(yùn)用，具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：紅外測溫技術(shù)；變電站；缺陷診斷；故障

1 引言

過程的連續(xù)性是電力生產(chǎn)與供應(yīng)的一大特點(diǎn)。在電能的產(chǎn)生、輸送、分配的任何一個(gè)環(huán)節(jié)存在故障的話，都會直接或間接的影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常安全運(yùn)動。中間環(huán)節(jié)的設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，將有可能會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。變電站作為電力系統(tǒng)中的中間關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的穩(wěn)定運(yùn)行與否直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)動。采用紅外測溫技術(shù)對運(yùn)行中的電力設(shè)備進(jìn)行診斷，是一種新型技術(shù)。它在設(shè)備運(yùn)行時(shí)進(jìn)行檢測，不會影響到設(shè)備的正常運(yùn)行，這種不停電、不接觸、大面積掃描成像的特點(diǎn)以及準(zhǔn)確高效地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備熱缺陷的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修的最有效手段。

2 紅外測溫技術(shù)原理

紅外測溫技術(shù)主要根據(jù)輻射測溫的原理對溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程測量，它的響應(yīng)時(shí)間比較短、傳熱性能好、靈敏度高。紅外線是介于可見光紅端與微波之間的電磁輻射。它又分為近紅外、遠(yuǎn)紅外與中紅外、極遠(yuǎn)紅外四種波段。在電磁波連續(xù)頻譜中處于無線電波與可見光之間。紅外線輻射是基于任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會產(chǎn)生自身的分子與原子無規(guī)劃的運(yùn)動。分子與原子運(yùn)動強(qiáng)烈，輻射能量就大，反之，就會小[1]。

在自然界中，只要物體的溫度高于絕對零度，它都會向外界輻射各種波長的紅外線，溫度越高的話，輻射紅外線的強(qiáng)度越大，這其中就會有0.76至1000um的紅外線。通過紅外探測器可以將物體所發(fā)射的輻射功率信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴Ｍㄟ^對于成像著墨的輸出信號，完全可以模擬掃描出物體表面溫度的空間分布。通過數(shù)據(jù)線，在顯示屏上將會形成一定的熱圖像。紅外測溫系統(tǒng)由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器與信號處理、顯示輸出系統(tǒng)組成。紅外能量在光電探測儀上轉(zhuǎn)成電信號，通過放大器與信號處理電路，形成被測目標(biāo)的溫度值。

3 紅外測溫技術(shù)對檢測環(huán)境的要求

3.1 環(huán)境溫度

一般來講，被測設(shè)備與環(huán)境溫度最好保持在有一定的溫度值，如果低于5度的話，檢測效果有可能會存在不準(zhǔn)確的問題。紅外測溫技術(shù)的使用環(huán)境應(yīng)該保持正常工作溫度。

3.2 空氣濕度

溫度與濕度都會影響到紅外測溫儀的正常工作效果。一般來講，正常測溫時(shí)空氣濕度不宜大于85%[2]。

3.3 天氣條件

在實(shí)施紅外線測溫技術(shù)時(shí)，不應(yīng)該在雨、雪、雷、霧等一些惡劣的天氣環(huán)境下執(zhí)行，風(fēng)速不應(yīng)該超過0.5m/s，當(dāng)風(fēng)速超過這一數(shù)值時(shí)，應(yīng)該利用公式進(jìn)行一定的修正，才能得到正確的結(jié)果。

3.4 光線要求

外界光線對于測量的結(jié)果影響比較大，這主要是因?yàn)榧t外測儀就是通過接收目標(biāo)的輻射能量波來進(jìn)行測量的。外界光線越弱，將會使測量結(jié)果越準(zhǔn)確。所以對于室外測溫時(shí)，最好是選擇日落后、日出前或是陰天等光線不足時(shí)進(jìn)行，如果是在室內(nèi)進(jìn)行檢測的話，最好要關(guān)閉照明設(shè)備，避免光線直射。

4 電氣設(shè)備發(fā)熱缺陷類型與特點(diǎn)

從位置上來看，電氣設(shè)備的發(fā)熱缺陷主要分為兩種缺陷，內(nèi)部缺陷與外部缺陷。

外部缺陷主要是指致熱效應(yīng)部位外露，局部過熱后傳導(dǎo)到其他部位，在紅外圖像中，將會顯示出以此為中心的熱場圖，可以進(jìn)行直觀判斷出故障的部位，并能直接檢測缺陷。

它的故障原因主要由：接著連接不好，螺栓沒有完全壓緊；接觸面長期運(yùn)行而氧化；大氣中有腐蝕氣體、灰塵；設(shè)備本身的材質(zhì)質(zhì)量不佳，安裝過程不良；機(jī)械振動導(dǎo)致的導(dǎo)體實(shí)際截面降低；電流不穩(wěn)等等。

內(nèi)部缺陷主要是指致熱部位被封閉，通過與故障部位相接觸的液體、氣體、固體發(fā)生熱交換，這種發(fā)熱過程相對較長，穩(wěn)定進(jìn)行，要通過紅外成像，對設(shè)備表面的溫度場進(jìn)行充分比較分析才能確定出缺陷。

電氣設(shè)備內(nèi)部熱缺陷的主要原因有以下幾種：內(nèi)部導(dǎo)電部分連接不良、觸頭接觸電阻過大；內(nèi)部受潮；絕緣材料老化嚴(yán)重；電壓分布不均、泄露電流過大；內(nèi)部潤滑不良、缺油。[3]

5 變電站內(nèi)部設(shè)備常見發(fā)熱故障診斷

5.1 變壓器與電抗器

渦流損耗造成的箱體發(fā)熱。一般來講，變壓器在漏磁時(shí)，會發(fā)生渦流損耗，這會導(dǎo)致變壓器箱體或螺桿發(fā)熱，它的熱成像特征是以漏磁穿過區(qū)域?yàn)橹行模纬蓪哟蜗鄬Ψ置鞯牟灰?guī)則圓環(huán)，溫度不會超過95度。

內(nèi)部引起發(fā)熱。變壓器內(nèi)部接觸不良，會導(dǎo)致發(fā)熱，箱體局部溫度會升高，它的熱譜圖將不會具有環(huán)流形狀，與是與上面講的內(nèi)容的區(qū)別。

沿路管道堵塞。它的熱成像特征是堵塞部分的管道因?yàn)闆]有參與循環(huán)，所以會出現(xiàn)低溫區(qū)，而其他部位則會溫度相對較高，這種差異化將會在熱譜圖上非常明顯。

變壓器內(nèi)有積水或高壓套管缺油。由于油枕或套管內(nèi)油與氣輻射的熱量不同，在熱譜圖中可以非常清楚地看到油氣分界線。

5.2 組合電器

一般來講，組合電器的外殼都是金屬制成的，測溫時(shí)只能測量外殼的溫度。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，對于運(yùn)行人員易觸及的部位其允許溫升為30K，如果操作時(shí)不觸及的話，則允許為40K，運(yùn)行人員不觸及到的個(gè)別部位允許為60K。[4]

5.3 真空與SF6斷路器

內(nèi)部連接件不良。它可以分為三種缺陷程度，一種是溫差大于20%、小于80%的為一般缺陷，高于80%而小于95%的為重大缺陷，而高于95%的則為緊急缺陷。

外部連接件不良。它的熱成像特征是一處以發(fā)熱點(diǎn)為中心的熱譜圖。

5.4 互感器

互感器缺陷主要分為以下幾個(gè)主要癥狀與原因。內(nèi)部損耗異常、內(nèi)部連接件接觸不良、器體缺油與外殼發(fā)熱。

互感器表面溫度上升異常，35-100KV電磁型電壓互感器表面最大的溫升不應(yīng)超過5K，相間溫差不應(yīng)該超過1.5K。對于超過溫升的設(shè)備必要時(shí)可以采用結(jié)合其他的方式進(jìn)行測試結(jié)果分析。其他幾種形式與前面所述類似。[5]

5.5 金屬氧化物避雷器

紅外線測溫時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)金屬氧化物避雷器整體或是局部有明顯發(fā)熱的話，均要屬于異常情況。10KV避雷器最大溫升不超過0.5K，35KV為1K，相間溫差不應(yīng)該超過0.5K。

5.6 并聯(lián)電容器

正常電容器測溫中會出現(xiàn)中上部和頂部鐵索有明顯的溫度上升，這屬于正常范圍內(nèi)。如果整體都會發(fā)出溫度上升嚴(yán)重時(shí)，則表明電容異常，相關(guān)規(guī)定為相對溫差不應(yīng)該大于30%。

6 結(jié)束語

紅外測溫技術(shù)是一種有效的、快速的測溫手段，在使用過程中，需要注意一些環(huán)境因素，通過積累多種經(jīng)驗(yàn)，對結(jié)果做出正確判斷。雖然目前還存在著一定的問題，但這種先進(jìn)的技術(shù)手段前景非常廣闊，將為變電站設(shè)備與電網(wǎng)安全運(yùn)行提供重要的技術(shù)支持。[6]

參考文獻(xiàn)

[1]聞玉鳳，李艷林，李嶺.紅外測溫技術(shù)在變電站設(shè)備缺陷診斷中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（5）.

[2]郭濱.勝利油田企業(yè)電網(wǎng)變電站在線測溫技術(shù)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2012（6）.

[3]羅永旭，張冰.紅外測溫技術(shù)在檢測電氣設(shè)備熱缺陷中的應(yīng)用[A]中國煤炭學(xué)會煤礦自動化專業(yè)委員會，2010（8）.

[4]林晉.基于紅外測溫技術(shù)的設(shè)備缺陷診斷方法研究[D].保定：華北電力大學(xué)，2010（9）.

[5]謝慶華.紅外診斷技術(shù)在帶電設(shè)備缺陷診斷中的運(yùn)用[J].四川電力技術(shù)，2012（4）.

[6]張建利，馬季，張同建.基于遠(yuǎn)紅外測溫的農(nóng)村變電站設(shè)備故障診斷[J].中國電力教育，2010（5）.