遠紅外檢測技術在變電站巡檢中的應用

滕　超，王盛璋，孫維杰，滕佳怡，姚海燕

（1.國網山東榮成市供電公司，山東　榮成　264300；2.曲阜師范大學（日照校區），山東　日照　276826）

遠紅外檢測技術在變電站巡檢中的應用

滕超1，王盛璋1，孫維杰1，滕佳怡2，姚海燕1

（1.國網山東榮成市供電公司，山東榮成264300；2.曲阜師范大學（日照校區），山東日照276826）

變電站作為電力系統中的關鍵環節，其運行質量直接關系到電網運行的安全穩定。變電設備缺陷大部分是通過設備發熱來顯現的，遠紅外檢測技術的應用，極大地提高了設備發熱缺陷的辨識度，能迅速定位變電設備發熱故障，及時消除缺陷，避免電力事故的發生，可有效地提高變電運維質量和變電站設備的安全運行水平。

遠紅外成像技術；變電運維；變電站；實例分析

0　引言

遠紅外測溫技術在變電站巡檢中已成為一項重要的設備狀態檢測的手段，能夠及時、準確地確定電力設備的運行溫度，為保障變電站設備可靠運行提供重要的預判和處理依據。結合110kV及以下變電站設備運維工作中的實例，介紹遠紅外測溫技術的工作原理、功能特點、應用技巧和注意事項，進一步將測溫工作與變電站運維工作相融合，提高變電運維一體化水平。

1　遠紅外檢測技術原理

1.1檢測原理

遠紅外測溫技術利用紅外線遠距離輻射原理對變電站內各種設備進行全面檢測。地球上物體的存在，其內部物質存在運動過程，而設備發熱的內部物質運動更劇烈，會以電磁波的形式向外輻射能量，利用紅外測溫儀對發熱設備熱輻射源進行適當距離的能量采集，在紅外測溫儀內部進行光電能量轉換和信號處理，進而準確反映出設備的溫度信號，如果配備熱成像儀，還可以將熱紅外線信號轉化成熱圖像，更直觀地顯現設備的發熱位置和溫度［1］。

1.2功能特點

變電站設備巡檢應用遠紅外測溫儀和熱成像儀在設備遠距離、不停電、不解體的情況下，檢測設備溫度、異常點位置，不僅降低了運維人員的工作量，還提高檢測質量，對設備缺陷性質、程度等做出定性、定量的預判，及時發現電氣裝置、變壓器等設備接頭松動接觸不良、過熱、不平衡負荷、過載等隱患，避免短路、燒毀甚至火災等發生，實現故障、隱患的早發現早處理［2］。

1.3檢測要求

由于被檢測設備為帶電運行設備，應盡量避開封閉遮擋物，只測量物體表面溫度，不能測量內部溫度；檢測時不能對著高能量源，戶外檢測要避開陽光直接照射和反射光；夜間檢測質量最佳；一般先對設備進行遠距離全景檢測掃描，發現異常后，有針對性進行近距離重點測試；在安全距離允許的情況下，遠紅外測溫儀宜盡量靠近被測設備，使其充滿儀器視窗。

2　變電站設備發熱缺陷分類

2.1設備類別和部位

變電站設備發熱一般分為電流致熱、電壓致熱和綜合致熱。電流致熱常見于電器設備與金屬部件、隔離開關、斷路器、TA等連接處，大部分是由于接觸不良引起的；電壓致熱常見于TA、TV、電容器、避雷器等整體發熱，大部分是介質損耗增大、絕緣老化引起的；當設備由電流、電壓致熱共同作用或其他原因引起的，應綜合判斷缺陷性質，對于磁場和漏磁引起的過熱可依據電流致熱進行處理。

2.2缺陷分類

變電設備缺陷分為一般缺陷、嚴重缺陷、危急缺陷3種。一般缺陷指設備存在過熱現象，有一定的溫差，溫度場有一定梯度，但不會引起事故的缺陷，此類缺陷記錄在缺陷庫中，注意觀察，利用停電機會，有計劃地安排檢修消缺處理。嚴重缺陷指設備存在過熱并且程度較重，溫度場梯度分布較大，溫差較大（電流致熱δ≥80%），此類缺陷應盡快處理，對于電流致熱型設備需加強監測，必要時降低負荷電流；電壓致熱型缺陷一般為嚴重及以上缺陷，對于電壓致熱型設備，在缺陷性質確定后，應立即采取措施進行消缺。危急缺陷指設備溫度超過最高允許溫度，溫差過大（電流致熱δ≥95%）的缺陷，此類缺陷需立即安排處理［3］。

3　遠紅外檢測技術精確測溫應用實例

3.1高壓套管溫度異常

夜巡某110 kV變電站時發現1號主變110 kV側高壓套管C相上部測試溫度比A、B兩相溫度低約3℃，C相套管上部測試溫度比下部低4℃左右，負荷及環境溫度在正常波動范圍內，多次測量確定溫差后對缺陷分析如下。

如圖1和圖2所示，1號主變110 kV側A、B兩相高壓套管測試溫度35.9℃，C相套管上部測試溫度32.7℃，溫差3.2℃，根據電壓致熱型設備缺陷診斷判據中高壓套管缺陷溫差值為2～3℃，判斷此缺陷屬于電壓致熱型缺陷判據范圍［3］。

分析1號主變110 kV側C相套管熱成像圖，發現C相套管有明顯的溫差圖像水平分界線 （見圖2）。根據熱成像特征判斷套管故障缺陷為套管缺油，進一步觀察發現套管內油面與油枕內油面持平，判斷由于春夏交替氣溫變化大且套管底部密封墊老化，形成內漏，導致導管與油枕形成連通器，造成套管缺油，由于套管內上下介質不同，熱容系數相差很大造成溫度出現差異，形成明顯的溫度水平分界線，缺陷性質確認后，立即安排停電消缺處理。

圖1　A、B兩相高壓套管測試溫度

圖2　C相套管測試溫度

主變停電后，近距離觀察套管內油位指示，確認油位計無油位，如圖3所示。判定為套管缺油，對套管進行注油處理。

圖3　C相套管油位指示

注油處理后，1號主變運行一段時間，溫度測試正常，缺陷消除，待主變大修時更換高壓套管。

3.2導線連接點溫度過高

某110 kV變電站110 kV榮港線121-3隔離開關線路側B相接線板連接處測試溫度為98.7℃（A、C相測試溫度為21℃），負荷及環境溫度在正常波動范圍內，如圖4所示；每日跟蹤測試該線路121-3隔離開關線路側B相線夾，溫度比其他兩相均嚴重偏高，溫度最高時達到168℃，如圖5所示。

圖4　榮港線121-3隔離開關巡視測試溫度

圖5　榮港線121-3隔離　開關最高測試溫度

根據遠紅外熱成像分析，該線路121-3隔離開關與線路連接處B相發熱點最高溫度168℃，熱點溫度大于130℃，屬于危急缺陷，立即采取措施進行停電消缺處理。

3.3封閉式組合電器測溫判斷

圖6為GIS封閉式組合電器遠紅外熱像，熱像呈現組合殼體接地引下線與殼體連接螺栓部分溫度最高，向四周逐漸衰減的特征，螺栓連接處比殼體其他溫度高約11℃，判斷組合電器殼體接地螺栓松動或接地螺栓直徑不滿足要求，導致殼體產生感應電流熱和電效應，使設備發熱［4］。

圖6　GIS設備殼體架構溫度測試

圖7　GIS設備殼體　溫度測試

圖7為GIS封閉式組合電器遠紅外熱像，熱像呈現上部罐底為最熱點，向四周逐漸衰減的特征，上部比底部溫度高約8℃，比其他相高約10℃；判斷GIS罐體電連接導電座與小觸座接觸不良，有螺絲松動。經停電檢修發現GIS罐體電連接觸指有發黑痕跡。另外需要注意的是GIS組合電器檢修后送電帶上負荷，應立即對隔離開關進行超聲波、特高頻局放帶電檢測，并及時對操作合閘后的氣室進行紅外測溫。

4　結語

遠紅外測溫技術在變電站巡檢中起到非常重要的作用，能夠遠距離對運行設備進行準確、形象地溫度檢測和熱成像分析，已成為發現設備缺陷的重要手段之一。通過遠紅外測溫技術的測試記錄、診斷報告和檢修報告，并配合建立紅外圖譜庫，系統地納入變電站運維管理，可有效地減少設備故障率，提高設備預評估水平。

［1］譚湛.紅外成像測溫技術在變電站設備中的應用［J］.上海電氣技術，2009（4）：9-12.

［2］鄧寶杰.變電站設備紅外熱成像儀測溫應用［J］.機電信息，2011 （24）：90-91.

［3］DL/T 664—2008帶電檢測紅外診斷應用規范［S］.

［4］DL/T 617—2010氣體絕緣金屬封閉開關設備技術條件［S］.

Far Infrared Detection Technology Application in Substation Inspection

TENG Chao1，WANG Shengzhang1，SUN Weijie1，TENG Jiayi2，YAO Haiyan1
（1.State Grid Rongcheng Power Supply Company，Rongcheng 264300，China；
2.Qufu Normal University，Rizhao 276826，China）

As a key link in the electric power system，operation of substation is directly related to the stability of power grid.Substation equipment defects are mostly manifested through device heating.Application of far infrared detection technology can greatly improve the distinguishing of equipment heating defects and locate substation equipment faults in a timely manner，and thus eliminate defects in time to prevent electrical accidents.The technology can improve safety of substation operation.

far infrared detection；substation operation and maintenance；substation；practical case analysis

TM930.1

B

1007-9904（2016）01-0071-03

2015-08-30

滕超（1969），男，工程師，從事生產技術、變電運維管理、變電設計等工作；

王盛璋（1986），男，從事變電運維、技術監督等工作；

孫維杰（1969），男，高級工程師，從事生產技術管理、變電設計等工作。