紅外檢測技術(shù)在特高壓輸電線路上的應用

楊沖 高逸君

（國網(wǎng)上海市電力公司檢修公司 上海 200063）

紅外檢測技術(shù)在特高壓輸電線路上的應用

楊沖 高逸君

（國網(wǎng)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(guī)的高壓輸電線路高，這使得傳統(tǒng)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(shù)是一種遙感診斷技術(shù)，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(shù)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(shù)；缺陷

1 引言

特高壓輸電線路的電氣設備在大氣環(huán)境下工作，隨著絕緣性能的降低、結(jié)構(gòu)缺陷、表面污穢和濕度的增加，將出現(xiàn)各種肉眼所無法發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)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(shù)、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(guī)高壓、超高壓輸電線路要嚴峻得多，發(fā)生故障將對電網(wǎng)造成嚴重后果。

由于紅外熱成像技術(shù)能夠以遠距離、非接觸、實時、快速在線監(jiān)測方式獲取設備的運行狀態(tài)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(yōu)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(fā)現(xiàn)設備異常情況，充分利用紅外檢測技術(shù)能早期發(fā)現(xiàn)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(jù)，避免由于肉眼所不能發(fā)現(xiàn)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(fā)熱原因

特高壓輸電線路設備異常發(fā)熱的原因比較多，其中接續(xù)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(guī)范等原因?qū)е逻@些部件出現(xiàn)溫度的不正常現(xiàn)象。還有施工質(zhì)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(xiàn)。所以，在特高壓輸電線路中應該及時的運用紅外檢測技術(shù)進行檢測，及時的消除安全隱患，以免發(fā)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(xù)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(xù)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(qū)，使得接觸表面出現(xiàn)平整、氧化和連接質(zhì)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(zhì)絕緣子的缺陷診斷。

離導線側(cè)近的瓷質(zhì)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(cè)電場強度也相對較高，這使得絕緣子串容易出現(xiàn)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(zhì)絕緣子發(fā)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(nèi)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(huán)境、電場、機械力等的聯(lián)合作用，就會使得合成材料老化，端部金具和芯棒聯(lián)結(jié)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(shù)基本原理

紅外熱像技術(shù)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(shù)關系，以數(shù)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(shù)。被測目標的紅外輻射能量經(jīng)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(zhuǎn)換為電能的信號，經(jīng)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(shù)是通過紅外設備獲取紅外輻射的狀態(tài)熱信息，然后轉(zhuǎn)換成圖像進行顯示，可以實現(xiàn)現(xiàn)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(jiān)測和檢測的一項行之有效的技術(shù)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(shù)常用診斷方法

紅外檢測技術(shù)按技術(shù)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(tài)正常與否。凡溫度或溫升超過標準者可根據(jù)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(zhì)。

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(shù)超前診斷的優(yōu)越性。

（2）相對溫差判斷法

“相對溫差”是指在設備的狀態(tài)相同或基本相同（如設備型號、安裝地點、環(huán)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(fā)熱點較高的測量點溫升之比的百分數(shù)。當環(huán)境溫度低，負荷電流小時，設備溫度值并沒有超過標準的規(guī)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(huán)境溫度上升后，就會引發(fā)設備故障。

相對溫差判斷法是為了排除設備負荷和環(huán)境溫度不同對紅外診斷結(jié)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(huán)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(chǎn)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(nèi)、外故障診斷。

（4）檔案分析法

檔案分析法時將測量結(jié)果與電力設備的紅外探測技術(shù)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(shù)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(jié)果，其中包括溫度、溫升和溫度場分布有無變化，掌握設備發(fā)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(jié)構(gòu)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(jù)同類設備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱譜圖的差異去判斷設備是否正常的方法。

6 結(jié)語

紅外檢測技術(shù)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(fā)現(xiàn)設備電暈放電的強弱程度，依據(jù)檢測的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，能為線路運維管理單位采取檢修措施提高可靠的依據(jù)，避免特高壓輸電線路事故的發(fā)生。對保持輸電線路的安全性和穩(wěn)定性起著重要作用。

但是，由于紅外儀器本身的結(jié)構(gòu)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(tǒng)中大規(guī)模的應用。對紅外檢測技術(shù)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(tǒng)之中。

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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(shù)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(shù)管理工作。