變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中的紅外測溫應(yīng)用

張居雄

摘要：眾所周知電網(wǎng)是否得以正常運(yùn)行與其變電站設(shè)備的運(yùn)行效率有著直接的關(guān)系。與此同時(shí)，當(dāng)前形成了越來越復(fù)雜化的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。所以除了要確保電網(wǎng)得以穩(wěn)定運(yùn)行之外，還要提升其運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性，保證用戶供電。運(yùn)行人員在日常運(yùn)行維護(hù)中主要是結(jié)合人工巡視、帶電檢測等各種方法檢測變電站設(shè)備是否存在不足，同時(shí)運(yùn)用紅外測溫技術(shù)檢查電氣設(shè)備發(fā)熱是否存在缺陷。

關(guān)鍵詞：變電站設(shè)備；運(yùn)行維護(hù)；紅外測溫應(yīng)用

【中圖分類號】TN219【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號】2236-1879（2017）12-0194-02

前言：

在電力行業(yè)的發(fā)展中，紅外測溫技術(shù)得以普遍性的運(yùn)用，通過此技術(shù)即可更直觀、更準(zhǔn)確的檢查電力設(shè)備是否存在故障以及其具體故障點(diǎn)，其準(zhǔn)確率非常之高，而且更為重要的是在整個(gè)檢測過程中無需修改、取樣設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。簡而言之，即無需停電可在設(shè)備處于正常運(yùn)行的善存下，準(zhǔn)確的診斷電力設(shè)備是否存在故障，比如測定溫度、識(shí)別設(shè)備當(dāng)下的運(yùn)行狀態(tài)以及設(shè)備性質(zhì)，設(shè)備具體發(fā)生故障的部位等等。可見，通過這些檢測有利于判斷當(dāng)下設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

1紅外測溫技術(shù)原理分析

毋庸置疑所有事物都會(huì)發(fā)射紅外輻射能量，當(dāng)然了通過肉眼是無法看到的，物體的溫度越高，紅外輻射能量越強(qiáng)、帶電設(shè)備紅外測溫技術(shù)在熱效應(yīng)的作用下，可接收并測出物表面溫度以及紅外線能量。如果物體周圍的溫度高于-273度，那么其分子運(yùn)動(dòng)的紅外線波長也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化的，此時(shí)只要利用紅外測溫儀，即可得出被測物體表面的溫度，利用鏡頭轉(zhuǎn)變補(bǔ)測物體輻射紅外線，同時(shí)形成電信號，由系統(tǒng)自動(dòng)處理，并形成視頻，并在屏幕中顯示出熱圖像。

2電氣設(shè)備熱缺陷及其性質(zhì)的分類

2.1電氣設(shè)備發(fā)熱源。在電壓、電流雙重作用下，電氣設(shè)備在正常運(yùn)行時(shí)很容易形成如下三種發(fā)熱形式：第一種是電阻損耗發(fā)熱；第二種是介質(zhì)損耗發(fā)熱；第三種是鐵損致熱，在設(shè)備處于故障或者正常運(yùn)行，都會(huì)形成如下發(fā)熱形式，如果設(shè)備正常運(yùn)行，那么熱分布正常。假設(shè)設(shè)備發(fā)生異常，那么其發(fā)熱機(jī)理、熱分布等都會(huì)表現(xiàn)異常。

2.2引起熱缺陷的原因是多方面的，主要可分為如下兩種：

外部故障：毋庸置疑設(shè)備如果長期裸露于空氣中，那么極易受自然界溫、濕度等各方面因素的影響，使得某些部件可能會(huì)發(fā)生結(jié)垢，從而引起接觸不良。加之各種外力作用，破壞，使得導(dǎo)電截面積變小，從而引起發(fā)熱。假設(shè)未能有效連接接頭，螺栓，壓緊墊圈，那么隨著時(shí)間的推移，即易發(fā)生氧化，另外所使用的元器件質(zhì)地不佳，或者在安裝時(shí)未使用良好的工藝，都有可能影響導(dǎo)體的正常性能。

內(nèi)部故障：相對于外部故障，故障發(fā)生在內(nèi)部，比如絕緣介質(zhì)、電氣回路惡化或者發(fā)生故障。也指封閉于設(shè)備殼體、油絕緣、固體絕緣等部位。其主要利用如下三種方式進(jìn)行熱傳遞，其一綜合傳熱學(xué)理論；其二分析傳導(dǎo)；其三對流和輻射，結(jié)合電氣設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)同時(shí)，全方位解析內(nèi)部故障，具體需要結(jié)合現(xiàn)場檢測實(shí)例、模擬實(shí)驗(yàn)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)展開，解析內(nèi)部故障。內(nèi)部故障而引起的發(fā)熱故障主要可分為如下幾部分：內(nèi)部電氣連接存在故障、接觸不良；絕緣脫落、開裂、老化；介質(zhì)損耗；大型設(shè)備的電壓、電流存在分布不均、泄流，渦流等，從而引起設(shè)備故障；部件負(fù)荷過大或者缺油、散熱異常等等。

通常認(rèn)為可分別結(jié)合電流、電壓解析、考察電力設(shè)備的熱性質(zhì)、過熱分成。一般認(rèn)為在設(shè)備的連接處所形成的發(fā)熱，多為電流在經(jīng)過導(dǎo)電回路電阻時(shí)而形成的，如果是此類故障，一般可在平常的工作中檢測出來。在溫升較小時(shí)，設(shè)備的發(fā)熱多在對設(shè)備絕緣介質(zhì)施加電壓而引起的，通過普通的檢查是很難發(fā)現(xiàn)此類故障，且一旦設(shè)備由于此種原因而引起異常，那么一般認(rèn)為缺陷較為嚴(yán)重。除了上述兩種之外，電力設(shè)備的致熱還有一種情況，即其發(fā)熱原因是綜合上述兩種效應(yīng)而引起的，即綜合致熱型電力設(shè)備，即在各個(gè)效應(yīng)的共同作用而引起的過熱。結(jié)合缺陷性質(zhì)的特點(diǎn)，一般可分為如下幾種：

一般缺陷：即還未發(fā)生重大障礙，但是已經(jīng)存在溫差，且溫度場有梯度。要求相關(guān)工作人員針對這一情況做好記錄、存檔，結(jié)合電流、負(fù)荷等情況，分析設(shè)備發(fā)熱的情況，同時(shí)可以停電，做好檢修、治理等工作，以減少發(fā)生缺陷的機(jī)率。

嚴(yán)重缺陷：設(shè)備的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，且存在較大的溫差、溫度場梯度。一旦發(fā)現(xiàn)這樣的情況，一定要第一時(shí)間處理缺陷，并采取相應(yīng)的處理措施。通常可通過降低負(fù)荷電流以及相關(guān)檢測手段等方法，解決電流致熱性設(shè)備。而如果是電壓致熱性，則除了要強(qiáng)化檢測之外，在確認(rèn)缺陷之后，還要第一時(shí)間采取相應(yīng)的措施，以杜絕缺陷。

危急缺陷：即其溫度已經(jīng)超過最高允許溫度了，通常指超過GB/T11022，需要第一時(shí)間安排處理此類缺陷。

3紅外測溫技術(shù)的判斷方法

3.1表面溫度判斷法：

設(shè)備發(fā)熱如果屬于如下兩種情況，即可選擇此判斷法進(jìn)行檢測：其一是電磁效應(yīng)；其二電流致熱型。

以《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定為依據(jù)，對比所設(shè)備表面溫度（各檢測點(diǎn)），合理選擇正常相、環(huán)境參照體以對比各主設(shè)備。一般可結(jié)合設(shè)備表面溫度值以及絕緣介質(zhì)、材料及各個(gè)設(shè)備部件的溫升極限、溫度彎、負(fù)荷、環(huán)境以及氣候等條件，具體判斷設(shè)備的缺陷屬性。此法具有實(shí)用性強(qiáng)、簡單易行等特點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行中具有較好的操作效果。

3.2相對溫差判斷法：

在準(zhǔn)確測溫的情況下可結(jié)合[（T1-T2）/（T1-T0）]×100%，從而得出相對溫差值。

分別用T1、T2、T0表示發(fā)熱點(diǎn)、正常相以及環(huán)境參照體的溫度。一般利用相對溫差法判斷電流致熱設(shè)備，通過此法可在避免環(huán)境溫度、負(fù)荷的影響下，得出更為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。

3.3同類比較法。

顧名思義也就是通過對比同類型的設(shè)備，而達(dá)到判斷的作用。所謂同型設(shè)備主要指符合如下條件的設(shè)備：其一運(yùn)行歷史背景相似；其二環(huán)境溫度一致；其三設(shè)備的狀況一樣。在實(shí)際操作時(shí)，主要以對比部位溫度值為基準(zhǔn)，通過此法，即可很輕松的檢測出設(shè)備是否處于正常的工作狀態(tài)之中。值得一提的是在實(shí)際的運(yùn)行中，即有可能發(fā)生三相設(shè)備存在發(fā)熱故障。不管是電流致熱設(shè)備還是電壓致熱設(shè)備都可采取此法進(jìn)行，另外結(jié)合同類允許溫差、允許溫升等也可判斷電壓致熱設(shè)備是否存在故障。

3.4熱譜圖分析法：

假設(shè)圖像特征存在異常，可具體結(jié)合如下方法綜合判斷、上報(bào)：其一是電氣試驗(yàn)；其二是帶電檢測手段；其三是化學(xué)試驗(yàn)。

3.5檔案分析法：

通過分析各個(gè)時(shí)期的檢測數(shù)據(jù)，尤其是分析設(shè)備各參數(shù)的變化速率、變化趨勢，即可洞悉設(shè)備是否存在異常。另外只有在形成紅外圖譜庫，即獲得紅外檢測設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)。

4案例分析

4.1案例經(jīng)過：

在針對220kV某變電站的紅外測溫工作時(shí)，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)如圖1所示，除了1號主變地腳螺栓存在異常之外，其連接地線發(fā)熱也存在異常，其中1號主變箱體、底座連接螺栓中有三顆螺栓溫度達(dá)到36.4、38.0、48.4度，其中當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度、箱體底座連接處分別為10度、45度，其相對溫差達(dá)到66.9度，其發(fā)熱為電磁效應(yīng)所引起的。

4.2檢測分析方法：

運(yùn)維人員采用紅外成像儀測溫得出如上結(jié)果，其中螺栓在正常運(yùn)行時(shí)為16度，當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度以及底座、箱體的連接地?zé)岚l(fā)熱溫度分別為45度，最大溫差、相對溫差分別達(dá)到35.4度、66.9度。過年事，運(yùn)維人員跟蹤測試了發(fā)熱點(diǎn)的溫度，緊固了發(fā)熱點(diǎn)螺絲，但是還是未能從根本上消除發(fā)熱現(xiàn)象，此時(shí)結(jié)合GB/T11022中相關(guān)規(guī)定，利用表面溫度判斷法，其參考規(guī)定主要包括：溫升極限、絕緣介質(zhì)、材料、部件的溫度、高壓開關(guān)設(shè)備等，除此之外還充分考量了設(shè)備的綜合性制熱設(shè)備、典型圖譜庫以及當(dāng)時(shí)的氣候條件，通過分析指出設(shè)備的螺栓受到變壓器電磁的影響后，而加大磁通密度，在螺桿中，高密度交變磁形成渦流，從而引起螺栓發(fā)熱。

4.3處理措施

（1）首先減少螺栓內(nèi)部屬內(nèi)部發(fā)生渦流損耗的情況，合理選擇發(fā)熱螺栓，材料（一般選擇導(dǎo)磁性佳，比如硅鋼。一方面薄片有利于降低渦流損失，另外一方面在各硅鋼片中進(jìn)行絕緣處理，可有利于控制渦流損耗。基于此，為了將磁感應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，可償試在接近螺栓、上下節(jié)鐘罩區(qū)域，填充磁塊。

（2）在連接螺栓時(shí)，盡可能選擇低導(dǎo)磁材料。這樣不僅有利于降低內(nèi)部渦流損耗，同時(shí)還具有剔除發(fā)熱螺栓。合理選擇連接螺桿，一般建議選擇諸如不銹鋼、黃銅等材料，此時(shí)，可依據(jù)需要改變磁通，這有利于緩解螺栓渦流發(fā)熱的問題。

（3）在選擇磁通時(shí)，盡可能選擇絕緣熱片型，以減少損耗渦流的情況。

5結(jié)束語

綜上所述，充分說明了維護(hù)變電站的正常運(yùn)行中，紅外測溫技術(shù)扮演著日愈重要的角色，且得以普遍性運(yùn)用。總之在變電站應(yīng)用中，紅外測溫儀得以廣泛的應(yīng)用，同時(shí)作為新型的檢測方法，通過紅外診斷技術(shù)有利于高效的檢測出設(shè)備是否存在故障，進(jìn)一步彰顯非接觸式紅外測溫儀的作用。所以相關(guān)人員務(wù)必積極給自己充電，夯實(shí)紅外成像測溫技術(shù)水平，重點(diǎn)結(jié)合日常維護(hù)變電站設(shè)備的需要，綜合解析紅外成象測漸的應(yīng)用情況，刻苦鉆研，不斷檢驗(yàn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，以確保變電站設(shè)備得以始終處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，為電網(wǎng)的高效運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]譚湛.紅外成像測溫技術(shù)在變電站設(shè)備中的應(yīng)用[J].河南電力，2009（4）：56-58.

[2]張金龍，唐培新.遠(yuǎn)紅外測溫技術(shù)在變電站中的應(yīng)用[J].神華科技，2010，8（6）：54-56.

[3]中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范，DL/T664—2008[3]

[4]紅外熱像檢測，國網(wǎng)技術(shù)學(xué)院.