淺談變電運(yùn)行中紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用與前景

黃強(qiáng)

（萍鄉(xiāng)供電分公司，江西萍鄉(xiāng) 337000）

淺談變電運(yùn)行中紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用與前景

黃強(qiáng)

（萍鄉(xiāng)供電分公司，江西萍鄉(xiāng) 337000）

變電運(yùn)行中紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用在變電運(yùn)行中具有重要作用，尤其紅外測技術(shù)更是是一項有著現(xiàn)實和潛在研究前景的技術(shù)。筆者聯(lián)系工作實際實踐首先對紅外測溫技術(shù)從技術(shù)原理、測溫判斷方式等方面進(jìn)行了扼要的分析，然后分析了其在變電運(yùn)行中的具體應(yīng)用，并對其發(fā)展前景做了展望。希望通過此文引起行業(yè)內(nèi)相關(guān)崗位工作人員的重視，以期共同促進(jìn)對紅外測溫技術(shù)的研究、研發(fā)和應(yīng)用。

紅外測溫技術(shù) 變電運(yùn)行 電力系統(tǒng) 應(yīng)用

1 紅外測溫技術(shù)簡介

1.1 技術(shù)原理

該技術(shù)可以劃歸在物理學(xué)與化學(xué)結(jié)合的領(lǐng)域，根據(jù)物體中分子原子的無規(guī)則運(yùn)動使得任何在絕對零度以上的物體會散發(fā)出紅外輻射能量，溫度越高，這種能量也就越大。紅外測溫就是利用物體的紅外輻射原理，對變電運(yùn)行中具體相關(guān)設(shè)備進(jìn)行溫度測量與監(jiān)控，從而為變電設(shè)備是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)取得第一手資料，是一種實時監(jiān)測控制技術(shù)。紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用原理為：由原子、分子等構(gòu)成的物質(zhì)，它們由不同的元素組成，這些元素按照一定的規(guī)則順序排列，使得不同物質(zhì)具有不同的分子與原子結(jié)構(gòu)，這也是物質(zhì)的性質(zhì)之間存在差異的根本原因。在物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中原子、分子處于高速運(yùn)行的狀態(tài)，其運(yùn)動遵循一定的規(guī)律，運(yùn)動產(chǎn)生的熱量會產(chǎn)生輻射，紅外測溫就是對這些輻射出來的熱量進(jìn)行檢測，在變電運(yùn)行過程中，變電設(shè)備會發(fā)生熱輻射，利用紅外測溫技術(shù)對其進(jìn)行檢測，判斷設(shè)備溫度是否正常，以此就能判斷出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到對運(yùn)行設(shè)備實施監(jiān)測，從而達(dá)到減少甚至杜絕危險事故發(fā)生的目的。

1.2 紅外測溫判斷方式

（1）相對溫差法判斷法。變電在運(yùn)作過程中，電力設(shè)施會由于電壓、電流而產(chǎn)生熱量，若設(shè)備導(dǎo)通部位有異常發(fā)熱現(xiàn)象，由溫度測量儀器獲取可靠的溫度值，并根據(jù)相應(yīng)的算法得出設(shè)備發(fā)熱部位的相對溫差。（2）同類比較法。這種方法就是將電力設(shè)備運(yùn)行溫度與正常狀態(tài)下的設(shè)備溫度進(jìn)行比較，根據(jù)其差異判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一些由電壓導(dǎo)致發(fā)熱的設(shè)備，由于其溫度生長的比由電流引起的溫升要緩慢，因此其發(fā)生故障時，能夠利用同類比較法進(jìn)行判斷。（3）熱譜圖法。熱譜圖法就是通過計算機(jī)及相關(guān)的軟件繪制出設(shè)備運(yùn)行過程中的熱譜圖，并與正常狀態(tài)下設(shè)備熱譜圖進(jìn)行比較，根據(jù)兩者之間的差別判斷其運(yùn)行狀態(tài)。

2 紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景

2.1 變電系統(tǒng)易發(fā)熱環(huán)節(jié)分析

（1）互感器、變壓器和電抗器的檢測。使互感器不能正常運(yùn)行的原因有很多，比如內(nèi)部接觸不良所導(dǎo)致的損耗過大，或外殼發(fā)熱，器體處于缺油狀態(tài)，都可引起互感器出現(xiàn)故障。變壓器的發(fā)熱的主要誘發(fā)因素有：①變壓器發(fā)生漏磁現(xiàn)象，會產(chǎn)生大量的渦流損耗，導(dǎo)致螺桿或箱體的溫度上升，根據(jù)紅外測溫成像技術(shù)，其熱成像特點是以漏磁穿過區(qū)域為中心，形成層次清晰呈不規(guī)則形狀的圓環(huán)；②變壓器內(nèi)部如果有接觸不良現(xiàn)象，同樣會引起發(fā)熱，尤其是變壓器的金屬外殼，溫度會很快升高。根據(jù)熱成像分析，其與渦流損耗的區(qū)別在于，它不會產(chǎn)生環(huán)流形狀。③沿路的管道被堵塞，堵塞管道就不會參與循環(huán)，導(dǎo)致熱量積聚，從而導(dǎo)致發(fā)熱，隨著溫度的上升，會出現(xiàn)明顯的低溫區(qū)和高溫區(qū)，在熱譜圖中形成明顯的溫差帶。④變壓器上高壓套管缺油，這主要是因為套管內(nèi)的油與汽的輻射能量不同而引起溫度升高，在熱圖譜上看，則表現(xiàn)為明顯的油氣分割線。

（2）線夾的檢測。因為線夾導(dǎo)線一般是暴露在空氣中運(yùn)行，彈簧墊片在自然天氣狀況下易被氧化，導(dǎo)致線夾老化，出現(xiàn)連接不良、松動等現(xiàn)象，使得接觸電阻升高，由電路歐姆定律線夾必然發(fā)熱。在實際工程安裝中漏裝或漏檢，以及彈簧墊片的不正確安裝，都會引起線夾松動進(jìn)而導(dǎo)致線夾發(fā)熱。

（3）隔離開關(guān)的檢測。在開關(guān)的頻繁的開啟與關(guān)閉情況下，開關(guān)片在長期機(jī)械沖擊及應(yīng)力的作用下，開關(guān)就會出現(xiàn)合閘處接觸不良，或合閘不到位，刀口接觸面應(yīng)力分布不均，使得接觸電阻分布不均，從而導(dǎo)致局部過熱。紅外測溫技術(shù)能夠?qū)煽康臋z測出刀口的發(fā)熱異常。

2.2 動態(tài)紅外測溫技術(shù)

當(dāng)前普遍使用紅外測溫儀對電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行定時的人工檢測，無法做到動態(tài)監(jiān)測，所謂動態(tài)監(jiān)測把遠(yuǎn)程紅外測溫功能加入到原有的監(jiān)督控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)中，同時進(jìn)行溫度監(jiān)測和圖像監(jiān)控。為了實現(xiàn)能夠一臺設(shè)備進(jìn)行多處測量的要求，在變電站端的視頻監(jiān)控統(tǒng)中，一體化結(jié)構(gòu)中包括紅外測溫單元設(shè)計和前端攝像機(jī)，同時，兩者間的多方位的轉(zhuǎn)動可以通過可控轉(zhuǎn)動云臺實現(xiàn)。分析測溫單元的通信過程，主要是通過變電站端服務(wù)器主機(jī)的RS-232串口與標(biāo)準(zhǔn)RS-485串口經(jīng)轉(zhuǎn)接器，通過光纖網(wǎng)絡(luò)，變電站端服務(wù)器主機(jī)把溫度信息傳遞到集控站。運(yùn)用此技術(shù)的紅外測溫設(shè)備，需配備相應(yīng)的圖像分析系統(tǒng)和相應(yīng)的功能處理軟件，這樣，不僅可以對紅外測溫設(shè)備監(jiān)測到的變電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，還可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定量計算，達(dá)到對設(shè)備進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和狀態(tài)預(yù)測的目的。這樣的動態(tài)紅外測溫己成為一個系統(tǒng)，可以分為監(jiān)控現(xiàn)場和集控中心兩個部分。在監(jiān)控現(xiàn)場形成一套動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，紅外監(jiān)測的數(shù)據(jù)流信號通過監(jiān)控端口到達(dá)監(jiān)控服務(wù)器，并通過監(jiān)控服務(wù)器到達(dá)集控中心，通過集控中心計算機(jī)即可對各監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行實時地動態(tài)監(jiān)控。實現(xiàn)了故障報警、分析、存儲、溫度采集等相關(guān)功能。

2.3 紅外測溫技術(shù)的發(fā)展趨勢與展望

（1）紅外測溫技術(shù)對于電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，并不需要切斷電力系統(tǒng)，能在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時進(jìn)行，使得電力設(shè)備的安全運(yùn)行成為可能。對于老化或者使用時間過久的設(shè)備，紅外測溫技術(shù)能夠?qū)ζ溥\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，發(fā)揮出它們的最大價值。該技術(shù)還能實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)管理及檢修控制的成功過渡，即對管轄范圍內(nèi)全部設(shè)備進(jìn)行溫度管理，根據(jù)變化情況實行有目的、有針對性的維修，并保障設(shè)備質(zhì)量優(yōu)化。（2）人工目測的局限性及大面積的掃描成像技術(shù)使動態(tài)紅外測溫技術(shù)是為變電運(yùn)行中紅外測溫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。動態(tài)紅外測溫技術(shù)使得人工巡視的效果大大提高。能夠快捷地顯示設(shè)備狀態(tài)。另外，還有檢測質(zhì)量高、效率快，顯示直觀等特點。（3）設(shè)備的故障存在情況可以通過紅外測溫技術(shù)進(jìn)行直觀的反映，另外，還能對于設(shè)備故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定量描述。（4）通過動態(tài)紅外測溫儀，能夠有效監(jiān)督電力設(shè)備的溫升情況，幫助電力工作人員維護(hù)電力設(shè)備，對于電力系統(tǒng)中的預(yù)知問題處理能力具有重要意義，因此，能夠有效避免由于電力設(shè)備故障而引發(fā)的停電問題。

［1］趙琴琴.淺析紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用［J］.城市建設(shè)研究理論，2012，（16）.

［2］周超.淺析動態(tài)紅外測溫技術(shù)［J］.2014，4.

［3］蘇鑫.紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用分析［J］.應(yīng)用方法論，2012，32（1）142-143.