紅外檢測技術在特高壓輸電線路上的應用

楊沖 高逸君

（國網上海市電力公司檢修公司 上海 200063）

紅外檢測技術在特高壓輸電線路上的應用

楊沖 高逸君

（國網上海市電力公司檢修公司 上海 200063）

特高壓輸電線路具有運行電壓高、輸送容量大、線路長、途徑地域范圍廣等特點，運行的可靠性要求比常規的高壓輸電線路高，這使得傳統檢測方法已不能完全滿足特高壓輸電線路的要求。紅外檢測技術是一種遙感診斷技術，具有不停電、不取樣、不接觸帶電體、安全可靠、快速高效等特點，可以直觀地顯示出物體表面的溫度分布熱圖。通過采用紅外檢測技術對特高壓輸電線路上的設備進行缺陷故障檢測，明顯提高了檢測效率，提高了輸電線路運行的可靠性。

特高壓；輸電線路；紅外檢測技術；缺陷

1 引言

特高壓輸電線路的電氣設備在大氣環境下工作，隨著絕緣性能的降低、結構缺陷、表面污穢和濕度的增加，將出現各種肉眼所無法發現的異常現象。加之，特高壓輸電線路具有運行電壓高、輸送容量大、桿塔高、絕緣子串長、絕緣子片數、多線路長、范圍廣等自身的特點。面臨的設備異常問題比常規高壓、超高壓輸電線路要嚴峻得多，發生故障將對電網造成嚴重后果。

由于紅外熱成像技術能夠以遠距離、非接觸、實時、快速在線監測方式獲取設備的運行狀態信息，又有分辨率高、形象直觀、不受電磁干擾、安全可靠和效益/投資比高等優點，又可以在不停電、不取樣、不解體的狀況下進行故障的診斷分析。為了更好地早期發現設備異常情況，充分利用紅外檢測技術能早期發現輸電線路局部電暈放電的強弱程度和設備溫度異常情況，為輸電線路的運行維護提供科學依據，避免由于肉眼所不能發現的設備缺陷造成輸電線路故障，保證輸電線路的可靠運行。

2 特高壓輸電線路設備異常發熱原因

特高壓輸電線路設備異常發熱的原因比較多，其中接續管、壓接管、耐張線夾、絕緣子等一些裸露的工作部件，因為表面的腐蝕或者輸電線路存在問題，又或者是由于操作不規范等原因導致這些部件出現溫度的不正常現象。還有施工質量差，自然外力的影響等都會導致設備損壞或者接觸不良的因素的出現。所以，在特高壓輸電線路中應該及時的運用紅外檢測技術進行檢測，及時的消除安全隱患，以免發生設備的故障或者造成觸電事故。

3 特高壓輸電線路紅外檢測主要部位

特高壓輸電線路紅外檢測重點部位可簡單歸納如下：

（1）接續管、補修管、耐張線夾等導線連接件的金具缺陷診斷。

在特高壓輸電線路中，接續管、補修管、耐張線夾、引流板等金具長期處于高電壓、高場強區，使得接觸表面出現平整、氧化和連接質量問題，接觸面間局部放電會使導電連接體溫度增加，電暈放電引起的設備老化。

（2）瓷質絕緣子的缺陷診斷。

離導線側近的瓷質絕緣子，由于其所承受的電壓遠遠超過其它部位絕緣子所承受的電壓，且導線側電場強度也相對較高，這使得絕緣子串容易出現起暈、小電弧放電、劣化，加之特高壓輸電線路大電流，高場強更會加劇該部分絕緣子老化。質絕緣子發熱異常原因主要是絕緣電阻劣化和表面污穢。

（3）合成絕緣子、絕緣工具等高壓復合材料的內部潛伏性缺陷和絕緣電老化的檢測。

合成絕緣子的傘裙、護套由有機合成材料制成，芯棒是以玻璃纖維作增強材料。在長期的特高壓運行中，由于大氣環境、電場、機械力等的聯合作用，就會使得合成材料老化，端部金具和芯棒聯結配合處松動，在金具端部強電場的作用下，導致加速老化。

4 紅外探測技術基本原理

紅外熱像技術的基本原理是以被測目標的紅外輻射能量與溫度成一定函數關系，以數字或二維熱圖像的形式，顯示設備表面的溫度值或溫度場分布的一種探測技術。被測目標的紅外輻射能量經儀器透鏡會聚。并通過紅外濾光片進入探測器，探測器將輻射能轉換為電能的信號，經放大器放大、電子電路處理，最終由顯示器顯示出被測物體的表面溫度。

紅外熱像技術是通過紅外設備獲取紅外輻射的狀態熱信息，然后轉換成圖像進行顯示，可以實現現場大面積溫度分布場的掃描和局部缺陷的定點測溫，是絕緣子在線監測和檢測的一項行之有效的技術手段。

紅外檢測中常用的基本儀器主要包括紅外輻射測溫儀和紅外熱像儀。

5 紅外檢測技術常用診斷方法

紅外檢測技術按技術指標分五種：表面溫度判斷法、相對溫差判斷法、同類比較法、檔案分析法和熱譜圖分析法：

（1）表面溫度判斷法

表面溫度判斷法對設備顯示過熱的部位按相關的標準來判定它的狀態正常與否。凡溫度或溫升超過標準者可根據溫度超標的程度、設備負荷率大小、設備的重要性以及設備承受機械應力的大小來確定設備缺陷的性質。

這種方法可以判定設備的部分故障情況，但不可能充分顯示紅外診斷技術超前診斷的優越性。

（2）相對溫差判斷法

“相對溫差”是指在設備的狀態相同或基本相同（如設備型號、安裝地點、環境溫度、表面狀況和負荷電流等）的情況下，兩個對應的測量點之間的溫差與其中發熱點較高的測量點溫升之比的百分數。當環境溫度低，負荷電流小時，設備溫度值并沒有超過標準的規定，此時的溫度值不能說明該設備沒有缺陷存在，往往在負荷增長或環境溫度上升后，就會引發設備故障。

相對溫差判斷法是為了排除設備負荷和環境溫度不同對紅外診斷結果的影響而提出的，彌補了表面溫度判斷法在這方面的不足。

（3）同類比較法

同類比較法是指在同一回路的同型設備和同一設備的三相，即它們的工況、環境溫度以及背景熱噪聲相同可比時的同型設備之間進行比較。具體做法是對同類設備的對應部位溫度值進行比較，可以比較容易地判斷出設備是否正常。在進行同類比較時，要注意不能排除有三相設備同時產生熱故障的可能性。

同類比較法可用于電流型和電壓型設備的內、外故障診斷。

（4）檔案分析法

檔案分析法時將測量結果與電力設備的紅外探測技術檔案相比較來進行分析。該方法的應用前提是要為被診斷的電力設備建立紅外熱像檢測技術檔案，在診斷設備有無異常時，可以分析該設備在不同時期的紅外熱像檢測結果，其中包括溫度、溫升和溫度場分布有無變化，掌握設備發熱的變化趨勢，同時還應參考其它相關檢測，進行綜合判斷。

這種方法有利于對重要的、結構復雜的設備進行準確診斷。

（5）熱譜圖分析法

熱譜圖分析法是根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的熱譜圖的差異去判斷設備是否正常的方法。

6 結語

紅外檢測技術能適應特高壓輸電線路的檢測，快速巡檢輸電線路設備上的各種缺陷以及故障點，發現設備電暈放電的強弱程度，依據檢測的數據分析結果，能為線路運維管理單位采取檢修措施提高可靠的依據，避免特高壓輸電線路事故的發生。對保持輸電線路的安全性和穩定性起著重要作用。

但是，由于紅外儀器本身的結構復雜、功耗較大、尤其是價格昂貴，在一定程度上也阻礙了其在電力系統中大規模的應用。對紅外檢測技術有待科研人員進一步深入研究，克服其不足之處，以便更好的利用在電力系統之中。

[1]卞玉萍，康宇斌.紅外、紫外檢測技術在特高壓輸電線路線路中的應用[J].華北電力技術，2012，2：23～26.

[2]曾慶立.紅外檢測高壓輸電線路[J].東北電力技術，2009，5：17～19.

[3]姚維明，趙巖.淺談紅外測溫技術在高壓輸電線路中的運用[J].新技術探討，2013，6：58～59.

[4]劉煥強，歐陽青.輸電線路熱缺陷紅外檢測與處理[J].電力試驗與測量，2011，3（21）：31～32.

[5]崔磊，程煜，郭棟.淺談紅外檢測診斷技術在500kV輸電線路上的應用[J].工業技術，2013，11：109～110.

[6]李德剛.紅外診斷技術在電氣設備狀態檢測中的研究與應用[D].山東：山東大學，2010，10.

TM726.1

A

1004-7344（2016）10-0096-02

2016-3-15

楊沖（1986-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事超高壓輸電線路運維檢修及技術管理工作。

高逸君（1988-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事超高壓輸電線路運維檢修及技術管理工作。