關于變電運行工作中紅外成像檢測技術的應用探討

謝伊霖（廣西電網(wǎng)有限責任公司南寧供電局，廣西南寧530000）

關于變電運行工作中紅外成像檢測技術的應用探討

謝伊霖（廣西電網(wǎng)有限責任公司南寧供電局，廣西南寧530000）

在電力企業(yè)中，變電設備對于輸送電壓的調(diào)節(jié)有著至關重要的作用，對整個電網(wǎng)也有決定性的作用，所以做好變電設備的巡視工作有助于提早發(fā)現(xiàn)問題提前預防的功效。本文分析了當前我國變電設備運行過程中紅外檢測技術的應用現(xiàn)狀，并對變電設備管理工作中運用紅外線檢測技術的方法進行了研究，并在此基礎上指出紅外成像檢測技術在變電運行過程中應用時，應當對變電站工作人員進行排班管理，加強變電站工作人員對溫度缺陷的認識，希冀對相關人員有所裨益。

變電運行；紅外成像

前言

為了保障變電設備的正常運行，我國各地區(qū)的管理變電設備的工作人員都要進行對變電設備進行巡視以便提早發(fā)現(xiàn)問題早預防避免不必要的經(jīng)濟損失，工作人員的巡視工作大多是表面上的看、摸、聽等動作巡視，主要是用眼睛看，但是對于人的肉眼來說好多細微的問題用眼是觀察不到的，對于設備產(chǎn)熱可以用手去摸，但是電力設備有些是導電的，對于人工觸摸是非常危險的，通過設備發(fā)出的聲音用耳朵去聽，多數(shù)情況下是不能有什么發(fā)現(xiàn)的，除非有非常大的不正常聲音才會引起巡視工作人員的注意，如果真到了那個地步，那說明這個變電設備已經(jīng)存在很大的故障了，對于這些只用人的感覺器官觀察的故障對于及時解決變電設備出現(xiàn)的故障不能及時采取措施，由于設備的缺陷會對供電系統(tǒng)造成嚴重的威脅，所以要對變電設備實行高科技的巡視技術的應用，本文就主要針對紅外成像技術在變電設備巡視中的應用進行闡述。

1 紅外熱成像技術

紅外熱成像是借助光電設備，通過非接觸形式，將人類視覺不可分辨的輻射能量信號轉換成人類視覺可以分辨的圖像信號的一門技術。紅外熱成像常用于檢測系統(tǒng)中，這項技術突破了人類感官觸覺和視覺的局限，促進了多個領域檢測水平的提升。

1.1 紅外熱成像原理

人類的感官視覺可分辨光波波長范圍為0.38～0.78μm，人類感官視覺不可分辨的波長范圍為0.78～1000μm，這一波長范圍稱之為電磁波，又稱為紅外線、紅外輻射。自然界中任何溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體，在其構成自身分子和原子的運動下，均不停地向外輻射出一定波長的紅外線，并產(chǎn)生輻射能量（紅外熱能），物體輻射出的紅外線以及產(chǎn)生的紅外熱能未能為人類視覺和觸覺感知，但可以借助一定光電探測設備可以探測出，并將檢測到的信號轉換成圖像視頻信號形成圖像，測出該物體溫度與溫度場分布，從而判斷該物的運行狀態(tài)。即根據(jù)物體溫度發(fā)生的微小變化，診斷其存在故障或缺陷的情況，或預測其可能性。根據(jù)紅外熱成像這一原理，借助智能機器人這一載體，將二者有機結合，定制紅外熱成像巡檢智能機器人，則可實現(xiàn)變電站等電力設備的安全巡檢，實現(xiàn)電網(wǎng)故障隱患早發(fā)現(xiàn)早處理，為電力設備運行狀態(tài)檢測提供了科學和安全保障。

1.2 紅外熱成像檢測技術優(yōu)勢

1.2.1 應用廣泛

紅外熱成像檢測設備在各大領域廣泛應用，其原因在于：紅外熱成像檢測設備采用光電信號轉換技術，將不可見的紅外輻射轉換為可見圖像信號，故而，其不因周圍光照等條件的變化而受影響，可以對目標物體實行晝夜檢測，甚至在霧霾、暴雨、大風等惡劣環(huán)境下仍然提供準確地檢測。

1.2.2 靈敏度高

采用紅外熱成像檢測技術對電力設備進行檢測，其靈敏度很高，在基礎室溫在30℃溫度時，用一臺普通的紅外熱成像檢測儀進行檢測電力設備系統(tǒng)，其靈敏精確度可達0.12～ 0.02℃。即普通紅外熱成像檢測儀即可分辨出被檢測的電力設備零點幾度的溫差，根據(jù)檢測到的溫差，通過數(shù)據(jù)推演，則可診斷出被檢測的電力設備溫度場的微小變化，為精準診斷電力設備故障點和預測電力設備故障隱患提供有力的技術支撐。紅外熱像儀應用的范圍隨著人們對其認識的加深而愈來愈廣泛：用紅外熱像儀可以十分快捷，探測電氣設備的不良接觸，以及過熱的機械部件，以免引起嚴重短路和火災。對于所有可以直接看見的設備，紅外熱成像產(chǎn)品都能夠確定所有連接點的熱隱患。對于那些由于屏蔽而無法直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導到外面的部件上的情況，來發(fā)現(xiàn)其熱隱患，這種情況對傳統(tǒng)的方法來說，除了解體檢查和清潔接頭外，是沒有其它的辦法。斷路器、導體、母線及其它部件的運行測試，紅外熱成像產(chǎn)品是無法取代的。然而紅外熱成像產(chǎn)品可以很容易地探測到回路過載或三相負載的不平衡。

1.2.3 高效可靠

由于紅外熱成像檢測設備捕捉的是紅外輻射信號，即紅外熱成像檢測設備捕捉光波信號，因而不受電磁干擾，即使是在強電磁場的環(huán)境下（如輸變電站、高壓線網(wǎng)）工作，紅外熱成像儀檢測設備并未受到任何影響，性能仍然很優(yōu)越且穩(wěn)定可靠。目前應用于電力設備上的紅外熱成像檢測技術均采用先進的紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)，具有很強的抗干擾性能，且能同時跟蹤多個檢測目標，能實現(xiàn)遠距離精確檢測目標和跟蹤目標，大大提高了工作效率。

1.2.4 安全直觀

紅外熱成像檢測借助光電探測設備，通過獲取被檢測物表面熱輻射的紅外能信號實現(xiàn)檢測，因此，可以通過遠程監(jiān)控平臺操控設備即可實現(xiàn)檢測，實現(xiàn)非接觸式即時檢測，負電狀態(tài)下的電力設備均可用紅外熱成像儀檢測。

2 遠紅外熱成像檢測技術在電力工業(yè)中的應用

2.1 應用范圍

電力工業(yè)是一個龐雜的系統(tǒng)，電網(wǎng)縱橫交錯，變電站星羅棋布，電力設備及其組成元件多，分布地域廣，功能特性雜，其故障發(fā)生和故障隱患情況與緣由差異大，但統(tǒng)計結果顯示，電力設備內(nèi)外接觸不良、絕緣體受潮劣化等是其電力系統(tǒng)故障產(chǎn)生的最主要因素。電力設備故障則可產(chǎn)生溫度變化，而溫度變化則可通過紅外熱成像檢測設備得知。目前，紅外熱成像檢測在電力工業(yè)領域的應用較為普遍，范圍也較為廣泛，通常包括：變壓器、避雷器、電容器、高壓線路等。

2.2 應用效果

由于紅外熱成像檢測克服了光源要求和電磁干擾，可以在黑夜甚至完全黑暗無光的環(huán)境下進行，且檢測的范圍大、距離遠。因此，遠紅外熱成像檢測設備可以為所有電氣設備、配電系統(tǒng)，包括高壓接觸器、熔斷器盤、主電源斷路器盤、接觸器、以及所有的配電線、電動機、變壓器等。利用紅外熱成像檢測，可以發(fā)現(xiàn)潛在故障和隱患，不僅提高了檢測效果，有效防止故障隱患發(fā)生，也大大降低了人工檢測的不安全因素。

3 加強紅外線成像技術在變電設備巡視中的應用管理

（1）對變電站工作人員進行排班管理，輪班工作，以實行變電站24h紅外線成像技術反饋故障信號的接收管理制度，及時根據(jù)紅外線檢測設備反應的故障信號采取相對應的預防措施，同時將出現(xiàn)故障的部位進行記錄歸檔，以便后續(xù)工作人員對故障部位的分析，也給技術人員提供了設備改進目標的數(shù)據(jù)。而且對于紅外線成像這種高科技，在應用該技術時，還可以引進紅外遙感測溫技術，開啟遠程監(jiān)測管理，這樣工作人員不在現(xiàn)場也可以有效的接收紅外線成像設備反饋的信號，使變電設備的巡視工作更自動科學性。

（2）加強變電站工作人員對溫度缺陷的認識，以降低變電設備的故障率。技術人員將溫度缺陷的重要性應該普及給變電工作人員，提高變電站工作人員對溫度缺陷的重視，也提高工作人員對溫度缺陷引起變電設備故障的分析和判斷能力，使他們能夠準確地處理溫度缺陷引起的設備故障問題。而且對于能夠準確地分析溫度缺陷的原因，在紅外線成像技術的基礎上還可以聯(lián)合紅外線測溫技術以及計算機數(shù)據(jù)處理技術，將收集到的溫度數(shù)據(jù)輸入到計算機進行更細微的分析，有效的找到溫度變化的原因，以便采取更有效的預防措施。

（3）加強對變電站工作人員新技術相關工作原理和理論知識的培訓，是變電站工作人員熟悉新技術的工作原理，方便工作人員對設備故障的分析，以判斷設備中故障發(fā)生的精確部位，為修理人員節(jié)省檢查的時間，降低故障發(fā)生的概率，使設備更快的進入到正常工作的范圍內(nèi)，降低經(jīng)濟損失。

4 結論

通過以上對紅外成像技術的工作原理、紅外成像技術應用的現(xiàn)狀以及技術應用中的改進的闡述可知，紅外成像技術主要是通過感應變電設備的產(chǎn)熱溫度來工作，可以有效地發(fā)現(xiàn)設備某一處的故障，能夠精確地進行仿真成型，顯示出來告訴技術人員采取措施，防止變電設備出現(xiàn)故障，有效的提高了變電設備的工作效率，減少了因變電設備因故障引起的一系列不必要的經(jīng)濟損失，而且比傳統(tǒng)的變電設備監(jiān)測設施更能準確的預測發(fā)生故障的位置。通過引進先進的設備、加強對電壓制熱型缺陷的重視、建立健全的檢測規(guī)范制度以及提高操作人員的技能，來有效地保障變電站正常運轉，提高電力系統(tǒng)的工作效率。

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