淺談紅外測溫技術(shù)在500kV變電運行中的應(yīng)用

劉政+張勇志+王寧

摘 要：變電運行巡視工作是變電站日常工作的一項重要內(nèi)容，隨著我國電網(wǎng)的迅速發(fā)展以及新技術(shù)的運用，變電運行巡視工作量越來越大，使相關(guān)工作人員承受著越來越大的工作壓力。紅外測溫技術(shù)在變電運行工作中的應(yīng)用，可以非常快速準(zhǔn)確地診斷出變電設(shè)備運行存在的過熱隱患，減輕工作人員的工作量，提升變電運行巡視工作效率。文章分析了紅外測溫技術(shù)在500kV變電運行中的應(yīng)用，旨在提升電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：500KV；變電運行；紅外測溫技術(shù)；變電設(shè)備

中圖分類號：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0143-02

電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，使電力設(shè)備持續(xù)增多，電力需求的持續(xù)上漲使得電力系統(tǒng)供電壓力也逐漸增大。變電站作為電力系統(tǒng)中重要的供配電樞紐，其運行安全穩(wěn)定直接影響著整個電力系統(tǒng)的運行管理質(zhì)量。隨著狀態(tài)監(jiān)測、智能化終端、通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，在變電站運行過程中已實現(xiàn)無人值守，其中狀態(tài)監(jiān)測是實現(xiàn)無人值守的重要基礎(chǔ)，是對設(shè)備運行狀況準(zhǔn)確把握地重要手段。設(shè)備發(fā)熱及發(fā)熱造成的其他故障是變電站運行過程中較為常見的問題。針對這一類問題的狀態(tài)監(jiān)測方法是紅外測溫，紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用能夠可靠預(yù)測電氣設(shè)備早期故障缺陷及絕緣性能變化，推動了狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展，由預(yù)防性試驗維修提高為預(yù)知狀態(tài)檢修，這也成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢。紅外狀態(tài)監(jiān)測、診斷技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體等優(yōu)點，同時還具備準(zhǔn)確、快速、直觀等特點，對于當(dāng)前電力系統(tǒng)運行過程中的絕大多數(shù)電氣設(shè)備故障都能實時地在線監(jiān)測和診斷。在下面文章里，我們首先對紅外測溫原理及特點進(jìn)行簡單了解，重點對其在500kV變電運行中的實際運用情況進(jìn)行深入探討。

1 紅外線診斷方法概述

紅外線診斷方法的種類有很多，比較常用的診斷有以下幾種：（1）溫差判斷法，系統(tǒng)在運行過程中，如果出現(xiàn)發(fā)熱跡象，要依據(jù)理論的具體情況，對內(nèi)容進(jìn)行核對，并且要依據(jù)具體情況，展開再次測量，并且要對設(shè)備存在故障的原因，進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，待相關(guān)技術(shù)得到進(jìn)一步提升后，調(diào)整負(fù)荷率。（2）同類對比法，如果電路的情況一樣，對比兩相、三相電流數(shù)值，若通過對比，無法找到數(shù)值異常情況，對于型號相同的設(shè)備來說，判斷應(yīng)當(dāng)通過升溫值進(jìn)行。（3）熱譜圖分析法，系統(tǒng)中的設(shè)備類型相同時，在分析過程中，對設(shè)備的熱譜圖進(jìn)行對比，通過對比可以找到存在問題設(shè)備，從而采取合理的措施對存在問題的設(shè)備進(jìn)行處理，確保設(shè)備的合理運行。

2 紅外測溫技術(shù)的原理以及應(yīng)用的優(yōu)勢

2.1 紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用原理。紅外測溫技術(shù)是利用任何物體在常規(guī)環(huán)境下都會不停的輻射出紅熱外能量這一特點。紅外輻射能量和物體自身分子和原子運動劇烈程度成正比例關(guān)系。根據(jù)這一特點，通過對物體紅外輻射情況的測量就可以間接了解到物體表面的溫度變化情況，這就是紅外輻射測溫技術(shù)的客觀依據(jù)基礎(chǔ)。目前應(yīng)用較為廣泛的紅外測溫設(shè)備包括紅外熱像儀、紅外熱電視、紅外測溫儀（點溫儀）三種。其中紅外熱像儀能夠?qū)⑽矬w表面輻射的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像，熱圖像上不同的顏色代表被測物體表面的不同溫度；紅外熱電視是紅外熱像儀的一種，通過熱釋電攝像管接收被測目標(biāo)表面輻射的紅外能量，并將目標(biāo)表面熱輻射分布的不可見熱圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號。這些設(shè)備具有便攜、操作方便等優(yōu)點，是設(shè)備巡檢的重要輔助工具。

2.2 紅外測溫技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。紅外測溫優(yōu)勢與傳統(tǒng)測溫方法對比，具有的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）利用紅外測溫技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不接觸遠(yuǎn)程測量，可以在遠(yuǎn)離設(shè)備的基礎(chǔ)下完成相應(yīng)的測量工作。而傳統(tǒng)測量法采用的都為直接接觸方式，開展相應(yīng)的測量工作，工作地開展具有較高的危險性，利用紅外線測溫技術(shù)，則能夠在特定的范圍內(nèi)實現(xiàn)對變電設(shè)備遠(yuǎn)距離測溫，可以使測量人員的安全性得到進(jìn)一步保證，確保測量的安全性。（2）紅外測溫技術(shù)更加快捷、方便。紅外測溫技術(shù)在具體應(yīng)用中，只需要通過紅外測溫儀就可以完成相應(yīng)的測量工作，并需要其他設(shè)備輔助，儀器少，攜帶方便，并且在掃描發(fā)熱設(shè)備過程中，能夠得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測信息，檢測工作快捷、方便。（3）紅外測溫技術(shù)與傳統(tǒng)測溫技術(shù)相比，功能更加齊全，并且新增加了成像和掃描儀等多項功能，通過這些功能，不僅使紅外測量結(jié)果更加直觀生動，而且從測量結(jié)果的準(zhǔn)確性來看，精準(zhǔn)度也得到了進(jìn)一步提升。（4）效率高，精度好。紅外測溫在掃描過程中即可實時得到準(zhǔn)確的設(shè)備溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，滿足了狀態(tài)監(jiān)測快速性、準(zhǔn)確性和實時性的要求。同時通過對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的總結(jié)分析，針對不同情況進(jìn)行定性定量，可以使運行人員實時地了解故障類型、嚴(yán)重程度，有效地提高了工作成效。

3 500kV變電運行中對紅外測溫技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 日常巡檢。在500kV變電運行中，變電運維人員在日常巡檢過程中需要對設(shè)備運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確把握，及時發(fā)現(xiàn)存在隱患，進(jìn)而避免故障的發(fā)生。通過使用便攜式紅外測溫儀，可以作為提高巡檢工作質(zhì)量的補(bǔ)充手段，直接遠(yuǎn)程不接觸就可以實現(xiàn)對于設(shè)備各個外露部分快速、直接地進(jìn)行檢測，得到其溫度數(shù)據(jù)。

3.2 檢測電流致熱型缺陷。500kV變電運行系統(tǒng)中電氣設(shè)備種類較多，加之設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)、致熱因素和運行條件存在差異，導(dǎo)致各種不同設(shè)備的缺陷和檢測方法也會有不同。電流致熱型設(shè)備在具體應(yīng)用中，會出現(xiàn)發(fā)熱異常主要包括觸頭接觸不良、接頭連接不良、導(dǎo)線（導(dǎo)體）載流面積不夠或斷股等。檢測電流致熱型缺陷的主要特點如下：（1）致熱部位裸露，測溫過程中，可以直接通過熱像儀完成，操作起來簡單便捷。（2）溫度測量值與實際值的差距較小，通常情況下，可以依據(jù)測得的溫度值或溫升值，依據(jù)相關(guān)規(guī)定的溫升局限值和溫度，對缺陷的嚴(yán)重程度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。如果通過判斷，發(fā)現(xiàn)問題超過了規(guī)定值的范圍，為了避免系統(tǒng)運行故障的進(jìn)一步加大，應(yīng)當(dāng)申請停電處理，將存在的問題全部解決之后，再恢復(fù)供電。

3.3 檢測電壓致熱型缺陷。通過大量的工程分析經(jīng)驗可以發(fā)現(xiàn)，變電系統(tǒng)在具體運行過程中，出現(xiàn)的致熱效應(yīng)都是因為電壓的原因引起，與負(fù)荷電流之間并沒有直接聯(lián)系。其特征主要體現(xiàn)在以下幾點：（1）長期的應(yīng)用，導(dǎo)致內(nèi)部絕緣介質(zhì)出現(xiàn)老化、受潮等不良現(xiàn)象，并且在具體應(yīng)用過程中，會加大介質(zhì)存在的情況，對其性能造成不良影響。（2）在發(fā)生故障時候，可以對其正常運行時的泄漏電流或電壓分布情況進(jìn)行改變，此時，在外表會產(chǎn)生異常特征性熱分布，對系統(tǒng)運行將會造成不良影響。（3）合成絕緣子出現(xiàn)損壞的部位，與合成絕緣子良好的部位的交合處出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。（4）交流輸電線路絕緣子的絕緣發(fā)生劣化，泄漏電流和污穢分布電壓都會出現(xiàn)電流異常情況，將會出現(xiàn)變涼和發(fā)熱等多項特征。電壓致熱型設(shè)備的發(fā)熱判斷方法應(yīng)采用同類比較法和通過對應(yīng)點溫升值的差別，完成相應(yīng)的判斷工作，如果通過分析，同類溫差大小，超出了允許范圍的30%，那么可以將此次定義為重大缺陷，工作人員要對其加以注意。

3.4 應(yīng)對線夾發(fā)熱。500kV變電站的線夾需要長時間裸露在空氣中，這將會導(dǎo)致其與氧分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，通過分析可以發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)中的彈簧墊片容易發(fā)生該現(xiàn)象，在出現(xiàn)該情況時，會引起接觸不良，導(dǎo)致電阻增大后，線夾發(fā)熱。因為沒有嚴(yán)格的依據(jù)要求對墊片的安裝進(jìn)行限制，容易引起發(fā)熱現(xiàn)象。將紅外測溫技術(shù)應(yīng)用在電氣設(shè)備中，可以在不與線夾直接接觸的情況下，對其溫度發(fā)生的改變情況進(jìn)行準(zhǔn)確測量，這樣就可以避免線夾直接裸露在空氣中，有效避免了線夾與氧氣接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

4 紅外測溫故障診斷方法及注意事項

將紅外測溫技術(shù)應(yīng)用于變電運行過程中，通過對監(jiān)測到的溫度進(jìn)行分析，能夠有效地發(fā)現(xiàn)存在隱患，避免事故發(fā)生，提高運行安全穩(wěn)定性。在具體的應(yīng)用過程中診斷方法包括溫差判別法、表面溫度判斷法、熱譜圖分析法、同類比較法和檔案分析法等，在實際應(yīng)用過程中根據(jù)應(yīng)用需求可進(jìn)行合理選擇。紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用有效地促進(jìn)了在線監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)的飛速發(fā)展，在實際的應(yīng)用過程中有幾個方面需加以重視：（1）負(fù)載電流大小與存在異常部位溫升呈正比；（2）相同負(fù)載情況下，異常部位溫升與環(huán)境溫度呈正比；（3）紅外測溫主要對設(shè)備表面溫度進(jìn)行監(jiān)測，對于設(shè)備內(nèi)部故障的監(jiān)測、診斷存在局限性，需要結(jié)合其他監(jiān)測技術(shù)來實現(xiàn)變電設(shè)備運行狀況的全面可靠把握。

5 結(jié)束語

隨著科技的快速發(fā)展，在人們對變電運行提出了更高的要求。變電運行受多方面因素的影響，運行過程中可能會出現(xiàn)各種各樣的問題。利用紅外測溫技術(shù)對500kV變電運行進(jìn)行檢測，可以為系統(tǒng)維護(hù)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而提高變電運行的質(zhì)量。我國電力事業(yè)目前正處于快速發(fā)展期，加強(qiáng)對紅外測溫技術(shù)的研究，對提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性來說意義重大。

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