淺談紅外測溫在風電場設備檢修維護的實際應用

薛騰騰 華能布爾津風力發電分公司

引言

隨著紅外檢測設備水平的發展和紅外檢測技術在電力系統中的應用，紅外檢測作為一種先進、有效、簡便的監測手段，在保障風電場的安全運行、防止設備的突發性事故方面發揮著巨大的作用，電力系統紅外檢測運用也越來越廣泛。

1 紅外熱像儀原理

紅外熱像儀是一門使用光電設備來檢測和測量輻射并在輻射與表面溫度之間建立相互聯系的科學。輻射是指輻射能（電磁波）在沒有直接傳導媒體的情況下移動時發生的熱量移動。現代紅外熱像儀的工作原理是使用光電設備來檢測和測量輻射，并在輻射與表面溫度之間建立相互聯系。所有高于絕對零度（-273℃）的物體都會發出紅外輻射。紅外熱像儀利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發出的不可見紅外能量轉變為可見的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。通過查看熱圖像，可以觀察到被測目標的整體溫度分布狀況，研究目標的發熱情況，從而進行下一步工作的判斷。

圖1 紅外熱像儀的光路圖

2 紅外熱像儀的優點

紅外診斷技術具有不接觸、不停電、不取樣、不解體、遠距離、高分辨率和抗電磁干擾的特點。在電氣設備的運行狀態下，通過被檢測設備故障引起的異常紅外輻射和異常溫度場，直觀地顯示運行設備的技術狀態和故障位置，可以迅速、形象地顯示設備的運行狀態和有無故障，能夠明確的給出故障屬性、部位和嚴重程度，為電氣設備的健康狀況提供了新的診斷方法，為檢修維護提供了可靠的依據。

3 紅外測溫診斷測量注意事項

1）應盡量選擇在陰天或夜天進行測量，如果晴天時應選擇在背光面進行測量，避免直對太陽光進行測量，太陽光會使紅外成像儀測試的溫度是反射表面溫度（通常會在200℃以上），達不到應有的測量效果。

2）不宜在有雷、雨的環境下進行檢測。

3）為保證測試的全面性，測試時應盡量記錄異常設備的實際負荷電流和發熱相、正常相及環境溫度參照體的溫度值。

4 風電場的設備特點

風電場普遍建在荒郊野外，戈壁荒灘，風機區域占地大。而風電場規模雖小，但也包括了升壓站電氣設備、風力發電機組、35kV集電線路、箱變、110kV（或220kV）送出線路等，設備種類多且多元化，電氣設備常年帶電，部分設備屬高空設備。如果僅憑肉眼觀察或停電檢查，無法達到理想的效果。同時，風電場的運行檢修維護人員較少，這就給電氣設備的檢查維護帶來了一定的困難。而紅外測溫設備就能很好解決這一問題，無論設備帶電與否，高處低處，紅外測溫設備都能迎刃而解，而且大大提高的檢查維護人員的工作效率。

5 紅外測溫技術在風電場的開展應用及取得成效

我風場自2013年投產以來，堅持定期使用紅外測溫裝置對風電場電氣設備進行檢測，多次及時發現各類缺陷，在保障設備安全穩定運行和設備檢修維護方面發揮了巨大的作用，下面以工作中的幾個實例談一談利用紅外測溫裝置診斷設備缺陷，對檢修維護方面的重要性。

5.1 案列1

2015年10月15日，我場在定期巡視中,用Ti32紅外測溫儀對集電線路終端桿進行檢測時，發現能風三線終端桿B相跌落保險上端溫度高于其他兩相三十多度。跟據DL/T664-1999《帶電設備紅外診斷技術應用導則》，第四部分第4條，電氣設備表面溫度超過50℃，或相對溫差超過20℃時為熱隱患。

圖2 熱成像儀檢測ABC三相溫度

為防止熱隱患釀成事故，檢修班立即向調度申請停電對該相跌落進行檢查，檢查中發現，跌落保險觸頭及壓舌表面發黑，兩個接觸點已被融化粘為一體，用絕緣拉桿無法拉開，最后用力拉開查看已無法使用。隨后對此相跌落進行了全套更換，恢復運行后對該相進行測溫，沒有再出現溫度異常現象，三相溫度也沒有出現較大偏差。

圖3 被融化的保險壓舌

因風場季節性大風天氣，使跌落保險發生接觸不良，加上設備長期高負荷運行，造成發熱。如沒有用紅外測溫儀及時發現，跌落保險將會被熔斷，最后造成能風三線缺相運行，不僅會使能風三線11臺風機內電氣元件受損，影響使用壽命，還可能因未及時發現造成后期事故擴大，長期停運，影響生產發電。

5.2 案列2

2015年4月20日19時24分，3號風機報“塔基變壓器溫度超限”報警，當時后臺顯示溫度為85℃，19時36分檢修班現場用紅外測溫儀Ti32實測3號塔基變繞組溫度為51℃，與后臺顯示相差較大，為確定不是紅外測溫儀問題，又在相鄰2號、4號風機進行測試，其中2號塔基變繞組溫度49.8℃，4號塔基變繞組測試溫度均為36.2℃左右，并且與后臺顯示基本一致，因此判斷可能是測試模塊問題導致報警。

圖4 后臺實時監控數據

圖5 3號塔基變紅外測溫圖

圖6 2號與4號塔基變測溫圖

在對3號風機塔基變更換溫度測試PT100后，后臺溫度顯示恢復正常，報警消失，風機正常運轉。在此次故障檢修中，如果沒有紅外測溫儀的實測數據，就無法得知塔基變壓器繞組的真實溫度，故障查原因找起來就相對會耗時耗力，紅外測溫儀的運用，對這次檢修維護中帶來極大的方便，減少了很大的工作量。

圖7 消缺完后臺實時數據恢復正常

5.3 案列3

2015年8月24日，在進行箱變巡視時，從低壓側柜門處聞到有焦糊異味，立即對箱變低壓側進行檢查，未能發現異常之處，隨后用紅外測溫儀進行檢測，發現箱變低壓側一空開上部發熱，為防止事故擴大，立即停電進行檢修，處理中發現空開接頭松動，隨后進行了緊固，合閘后對該空開進行紅外測溫檢測，沒有再出現發熱現象。

圖8 箱變發熱處

紅外測溫儀的使用，可以快速的查找到故障點，極大縮短了檢修維護的時間，也縮短了設備停運的時間。

6 結論

幾次事件后，也讓我們深思，紅外測溫檢測可以有效的發現設備隱患，對風電場設備的檢修維護提供了極大的方便。但是不能盲目去檢測，何時去檢測、怎樣去檢測，才能有效發現設備缺陷，進行檢修維護。根據設備故障特點、故障時間、故障環境的特點，結合負荷變化以及特殊天氣變化的情況，有效應用紅外測溫總結了以下幾點∶

1）高負荷時進行紅外測溫檢測，高負荷運行的設備會引起發熱，一些潛在的隱患會在此時容易暴露，此時運用紅外測溫可以有效發現設備隱患，及時進行檢修維護，可有效避免設備故障發生。

2）大風天氣時進行紅外測溫巡視，大風天氣會引起設備擺動，容易使接觸點松動。一旦有松動就會存在發熱現象，用紅外成像儀可以及時有效的查找容易發生接觸不良點，進行檢修維護，可以有效避免設備發生故障。

3）特殊天氣，大雪、大霧等天氣進行紅外測溫檢測，大雪大霧等天氣氣候比較特殊，環境寒冷、空氣潮濕，設備在這種特殊的環境下會容易發生一些特殊情況，易產生一些潛在的安全隱患，此時進行紅外測溫檢測，可以有效預防事故發生。

4) 用紅外測溫檢測時，要對準容易發熱的點，如螺栓、線路T接點、轉換接點等。將這些點放入鏡頭內可以有效發現缺陷點。同時要根據檢測經驗記住經常容易發熱的點，對這些點進行重點監測，并做好相關記錄。測溫時如不確定設備是否異常，可以對臨近的設備進行檢測，進行對比分析，來判斷設備是否真的存在異常隱患。

5）發現有異常隱患時，不要急于認定，要從不多個同角度進行檢測，如檢測出均不正常，檢查該設備的實際負荷電流和發熱相、正常相及臨近設備的溫度值，進行分析對比后進行確定。

6）檢修人員責任心，發現設備缺陷并不難，但檢修人員一定要有責任心，在出現大風、大雪、高負荷情況時，要積極做好紅外測溫工作，才能有效發現缺陷，進行檢修維護。如果沒有一定的責任心，再明顯的設備缺陷，再好的檢測設備也無法發現，就不能夠有效的去進行維護檢修，就不能保護電氣設備安全穩定運行。

[1]DL/T664-1999 《帶電設備紅外診斷技術應用導則》[S]

[2]DL/T596—1996 《電 力設備預防性試驗規程》[S]