紅外成像測(cè)溫技術(shù)在500kV變電站設(shè)備專業(yè)化巡視中的應(yīng)用及典型案例分析

白旺

【摘 要】紅外測(cè)溫技術(shù)是依據(jù)被測(cè)物體熱輻射產(chǎn)生的熱量而對(duì)其進(jìn)行迅速、高效、真實(shí)的溫度測(cè)量。非接觸式紅外測(cè)溫儀通過(guò)鏡頭接收被測(cè)物體輻射出的紅外線，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)專門信號(hào)處理系統(tǒng)放大后轉(zhuǎn)成視頻，在屏幕上顯示出與物體表面熱分布相應(yīng)的熱圖像并推斷被測(cè)目標(biāo)表面溫度的一種技術(shù)。紅外測(cè)溫技術(shù)具有無(wú)接觸、準(zhǔn)確直觀、無(wú)需將設(shè)備停電，造成負(fù)荷損失等優(yōu)點(diǎn)，在診斷電氣設(shè)備熱缺陷方面應(yīng)用廣泛，發(fā)揮重要的作用。

【關(guān)鍵詞】變電運(yùn)維;紅外測(cè)溫;應(yīng)用分析

本文介紹了紅外測(cè)溫技術(shù)原理、判斷方法，總結(jié)了電力設(shè)備發(fā)熱的原因，并從日常維護(hù)工作中通過(guò)紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)的電力設(shè)備熱缺陷案例中列舉三起典型案例進(jìn)行詳細(xì)分析介紹，表明了通過(guò)紅外測(cè)溫可發(fā)現(xiàn)變壓器各部件，如套管、箱體螺栓、油路系統(tǒng)等存在的缺陷，通過(guò)及時(shí)跟蹤處理缺陷，可減少停電事故，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 紅外測(cè)溫技術(shù)和原理簡(jiǎn)介

所謂紅外線測(cè)溫技術(shù)，就是利用紅外線工作的基本原理對(duì)變電系統(tǒng)中的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行測(cè)溫。其得以實(shí)現(xiàn)的基本的技術(shù)原理是：物質(zhì)由各種各樣的電子、分子、原子構(gòu)成，這些微小的元素按照一定的形式排列，才構(gòu)成了各種各樣的不同物質(zhì)。而在物質(zhì)內(nèi)部，它們一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，按照一定的規(guī)律不停的運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生一定的能量，即熱輻射。紅外線測(cè)溫就是對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)的一種手段，應(yīng)用于變電系統(tǒng)，就是檢驗(yàn)處于運(yùn)行工況的電氣設(shè)備其產(chǎn)生的熱輻射是否處于正常水平。紅外測(cè)溫技術(shù)會(huì)將設(shè)備的熱輻射狀況，轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，來(lái)提示工作人員目前的運(yùn)行狀態(tài)。

通過(guò)上文地闡述，我們發(fā)現(xiàn)紅外測(cè)溫技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)溫儀有相同的工作原理，但是二者的區(qū)別還是非常明顯的，下面筆者將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：首先，紅外測(cè)溫技術(shù)的使用過(guò)程中不會(huì)接觸到設(shè)備，所以也就無(wú)需停止設(shè)備運(yùn)行，也就不會(huì)在檢測(cè)的同時(shí)給系統(tǒng)造成影響，方便了工作人員的檢測(cè)操作。另外，在測(cè)溫的過(guò)程中我們還可以在不給設(shè)備和系統(tǒng)斷電的情況下進(jìn)行，這樣也就不會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常供電，不會(huì)給人們的生產(chǎn)和生活造成影響。同時(shí)，這種操作方式也極大的增強(qiáng)了其使用的安全性，保障了電力工作人員的安全和系統(tǒng)運(yùn)行的安全。

其次，紅外測(cè)溫技術(shù)的工作效率高，成像速度快，可以在掃描的同時(shí)得到準(zhǔn)確的檢測(cè)效果，這也是該技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)的一個(gè)最顯著的特點(diǎn)，即可以在電力系統(tǒng)的運(yùn)行日益復(fù)雜和變電運(yùn)行量增大的情況下，滿足設(shè)備的測(cè)溫運(yùn)行的快速和準(zhǔn)確的要求。

可以定性的反映設(shè)備是否存在故障問題，如有故障還能定量地反映故障的嚴(yán)重程度。而傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)所得到的測(cè)試的結(jié)果，并不能完全的顯示機(jī)械設(shè)備的故障的嚴(yán)重程度，只能顯示其存在異常的溫度狀況。

2 紅外測(cè)溫技術(shù)的判斷方法

2.1 相對(duì)溫差判斷法

對(duì)于因電流致熱型的設(shè)備，當(dāng)設(shè)備導(dǎo)流部分熱態(tài)異常時(shí)要進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫獲取溫度數(shù)值，按相關(guān)公式δ=[（T1-T2÷（T1-T0）]×100%計(jì)算出相對(duì)的溫差值。公式中T1、T2、、T0分別指的是發(fā)熱點(diǎn)的溫度、正常相的溫度、環(huán)境參照體的溫度，只要將相關(guān)的數(shù)值帶入，即可得到一個(gè)準(zhǔn)確的溫度差。

2.2 同類比較法

利用對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值的差異，可以判斷出同一型號(hào)的電壓致熱型設(shè)備的正常情況。電壓致熱型設(shè)備的缺陷可以用允許溫升或同類允許溫差的判斷依據(jù)確定。根據(jù)我國(guó)的變電系統(tǒng)的相關(guān)的技術(shù)和運(yùn)行的規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)同類溫度超過(guò)允許溫升值的30%時(shí)，應(yīng)定為重大缺陷。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱時(shí)應(yīng)考慮工作電壓的影響。所以，同類比較法也是一種較為可行的方法。

2.3 熱譜圖分析法

所謂的熱譜圖分析法就是說(shuō)同類設(shè)備可以根據(jù)在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱譜圖存在的差異來(lái)判斷設(shè)備是否正常。

3 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用

3.1 提高設(shè)備巡視質(zhì)量

基于變電站運(yùn)行作用的重要性，在變電站有一項(xiàng)重要工作是每天必須進(jìn)行的，就是設(shè)備巡視工作，巡視工作不僅可以有效及時(shí)的查處各種安全隱患，也可以隨時(shí)檢測(cè)各種設(shè)備的運(yùn)行狀況是否正常。在巡視過(guò)程中一般利用目測(cè)、手摸和耳聽三種手段方來(lái)確定設(shè)備的運(yùn)行情況。目測(cè)是這三種方法里最主要的一種，但是目測(cè)法存在著很大的局限性，對(duì)于有些發(fā)展性的缺陷很難準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)。比如一些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中很容易發(fā)熱，剛開始發(fā)熱時(shí)我們很難發(fā)現(xiàn)，要等到設(shè)備發(fā)熱到一定的程度后才會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這給運(yùn)行設(shè)備造成了不同程度的損壞，給發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)備缺陷造成了一定地延誤。隨著注油設(shè)備的減少，設(shè)備滲漏油的現(xiàn)象相對(duì)減少，但是設(shè)備異常發(fā)熱的問題仍然比較嚴(yán)重，在設(shè)備缺陷中占了一半以上。示溫蠟片檢測(cè)設(shè)備的發(fā)熱缺陷，但有時(shí)對(duì)已存在的故障卻發(fā)現(xiàn)不了，有時(shí)還會(huì)誤判是出線接頭發(fā)熱，導(dǎo)致開關(guān)本體內(nèi)的故障無(wú)法得有及時(shí)有效地處理。而耳聽和手摸方法對(duì)于一些不適合接觸的設(shè)備是比較不好采用的，因?yàn)樵O(shè)備的運(yùn)行的復(fù)雜性，導(dǎo)致了設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中存在一定的危險(xiǎn)，所以一般情況下，不建議采用手摸的方式對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 隔離開關(guān)刀口發(fā)熱的檢測(cè)

隔離開關(guān)刀口發(fā)熱的主要原因是由于隔離開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間地裸露在空氣中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后連接件表面容易被氧化，然后形成氧化膜，最后使得表面電阻和接觸電阻增加而發(fā)熱，因?yàn)檠趸な沟秒娏髟谕ㄟ^(guò)的時(shí)候無(wú)法正常的流通，導(dǎo)致了部分的電阻的堆積，從而導(dǎo)致該部位的溫度上升;根據(jù)變電系統(tǒng)的運(yùn)行的需要，導(dǎo)致了隔離開關(guān)被操作的次數(shù)非常多，又加上長(zhǎng)期受到機(jī)械應(yīng)力的作用，合閘不到位，使得刀口接觸面壓力不均衡，造成接觸電阻增大，也就增加了其表面的溫度;另外，在初期的安裝或檢修時(shí)沒有按照要求進(jìn)行也會(huì)造成合閘不到位，這也是發(fā)熱的原因之一，有了紅外測(cè)溫技術(shù)的幫忙就能很好的解決這一問題，我們就可以在隔離開關(guān)的刀口的安裝之初，就對(duì)其進(jìn)行溫度檢測(cè)，以免日后無(wú)察覺的情況下的持續(xù)發(fā)熱所導(dǎo)致的安全事故的發(fā)生。

3.3 線夾發(fā)熱的檢測(cè)

所謂線夾發(fā)熱，就是變電系統(tǒng)的線路中，導(dǎo)線的接觸部位發(fā)熱，導(dǎo)線長(zhǎng)時(shí)間地裸露運(yùn)行是導(dǎo)致線夾發(fā)熱的主要原因，彈簧墊片氧化后使得線夾松動(dòng)，連接不良，不僅不利于電路的調(diào)整和操作，也存在一定的安全隱患。接觸電阻增大導(dǎo)致發(fā)熱，同樣在安裝和檢修過(guò)程中有漏裝或者安裝彈簧墊片不符合要求也會(huì)造成線夾松動(dòng)。而紅外測(cè)溫技術(shù)會(huì)有效的解決這一問題，即在檢測(cè)的過(guò)程中會(huì)通過(guò)該處的熱輻射的異常而提醒相關(guān)工作人員該處的接觸存在問題。

以上是紅外測(cè)溫技術(shù)在變電檢測(cè)中的應(yīng)用的幾個(gè)方面，通過(guò)分析我們可以看出，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還是十分明顯的，是可以滿足于現(xiàn)代化變電系統(tǒng)的測(cè)溫要求。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，紅外測(cè)溫技術(shù)在電力設(shè)備的運(yùn)行和維護(hù)中起著重要的作用。通過(guò)它可以發(fā)現(xiàn)肉眼看不見的各種類型的電氣設(shè)備故障，有助于準(zhǔn)確地找到故障點(diǎn)，減少電氣設(shè)備因突發(fā)性故障而造成大面積停電事故，保證了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）