關于紅外測溫技術在變電運行中的應用研究

林 海

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

紅外線測溫技術不僅具有非常高的普查效率，而且還具有較好的靈敏性、可靠性以及安全性等優勢，通過該技術的應用可以清晰顯示變電運行中的故障部位及其嚴重程度。因此，在變電運行故障檢測中，電力企業一定要加強此項技術的應用，充分發揮其優勢，確保變電運行安全穩定。

1 紅外線測溫技術概述

紅外線測溫技術就是根據物體的紅外輻射原理來進行變電運行過程中相應設備溫度監控和測量的一種技術。不同物質組成元素不同，具備不同的原子和分子結構，這也是不同物質存在不同性質的根本原因。在物質內部，原子和分子都以一定的規律高速運行，而其運行過程中所產生的熱量會形成輻射，紅外線測溫技術就是對這些輻射熱量進行檢測[1-4]。將該技術應用到變電運行中，可以通過設備溫度檢測的方式對其具體運行狀態做出科學判斷，以此來及時發現相應的設備異常情況，避免危險事故發生。電力運行故障檢測中的紅外線測溫系統結構如圖1所示。

圖1 電力運行故障檢測中的紅外線測溫系統結構示意圖

2 紅外測溫技術在變電站運行中的應用

2.1 通過紅外測溫技術檢測隔離開關發熱故障

在變電運行中，隔離開關屬于一種常見且關鍵的變電設備。因為此類設備直接和空氣接觸，所以在長期應用后便很容易被空氣氧化。同時在長時間的頻繁應用中，設備也會存在一定程度的磨損，進而給變電運行帶來比較嚴重的安全隱患。而將紅外線測溫技術應用到隔離開關的故障檢測中，可以通過對其發熱情況的檢測來明確故障。例如在通過該技術對某220 kV變電站進行隔離開關日常檢測的過程中，運維人員發現A相溫度最高是110 ℃，B相和C相溫度都是54 ℃，變電站環境溫度是32 ℃，最高溫度出現在動靜觸頭相結合的位置，由此可初步判斷該發熱故障為觸頭接觸不良。經停電檢修發現，觸頭表面已經出現了嚴重氧化，進而增加了觸頭電阻，導致隔離開關過熱。在對觸頭進行銹蝕清理或更換后，隔離開關過熱情況立即消除，設備運行也再次恢復正常。

2.2 通過紅外測溫技術檢測金屬線夾發熱故障

在金屬線夾長時間氧化反應后，其接觸電阻便會增加，進而出現局部電流過熱的情況，線夾溫度也將異常升高，這種情況會給變電運行帶來很大的安全隱患。為防止不必要的安全事故發生，技術人員應通過紅外線測溫技術來進行故障檢測。例如在對某220 kV變電站中的金屬線夾進行紅外線測溫時發現A相溫度是24 ℃，B相溫度是23.8 ℃，而C相溫度是32 ℃，明顯高于另外兩相。經停電檢測發現，該相金屬線夾接線螺絲出現了嚴重銹蝕，經電阻儀測試發現其電阻比另外兩處的電阻高出許多，由此可判斷此處發熱情況是因為金屬線夾連接板位置的接觸電阻變大而導致的局部電流發熱。在處理好金屬架線接線板位置的螺絲并將導電膏更換之后，設備溫度恢復正常，設備運行也恢復正常。

2.3 通過紅外測溫技術檢測高壓套管故障

在高壓套管的應用中，自身材質、工藝結構或外部環境等都會對其產生影響，尤其是瞬間短路或負荷電流過大都會使其出現故障，進而導致電力事故發生[5-7]。為實現對此類電力事故的有效預防，電力企業需要借助紅外線測溫技術來進行故障檢測。例如在某220 kV變電站的變電設備紅外線測溫巡檢中，發現1號主變中的B相高壓套管頂端油位比主變自身低很多，經紅外線測溫成像檢測發現其上層溫度與下層溫度相差4 ℃。在對其高壓套管測試的過程中，發現B相溫度比A相和C相高出很多，在套管二分之一位置出現了顯著斷層現象，且外部無漏油現象，故判斷漏油問題發生在套管內部。在將B相套管拆卸檢查時發現，其內部存在幾道明顯裂紋，油液在裂紋位置不斷滲出。在對該套管內部結構更換之后，其上下層溫差消失，設備運行恢復正常。

2.4 通過紅外測溫技術檢測環氧樹脂注射型CT內部缺陷

在變電站中，CT是一項典型設備，其中的絕緣材料是環氧樹脂。這種材料具有良好的介電強度、機械強度、黏合性、耐老化性以及防潮性等，在變電站CT中應用廣泛。但是在環氧樹脂固化后，其質地較脆、容易開裂、抗沖擊性以及抗低溫性都較差，很容易產生各種缺陷，進而對變電運行造成不利影響。而借助紅外線測溫技術可以對其內部缺陷進行科學檢測，通過圖譜中的溫度分布情況直觀判斷CT內部缺陷。例如在某220 kV變電站的定期紅外線測溫巡檢中，技術人員發現環氧樹脂注射型CT中的C相溫度升高，經紅外線測溫圖譜研究發現該項本體的最高溫度可達76.5 ℃，而正常相位置的溫度僅為22.3 ℃，變電站環境溫度是17 ℃。經相應的計算可知，該CT存在重大缺陷。在停電檢查中發現，該CT中的C相絕緣裂紋情況十分嚴重。在對損壞部件進行更換之后，C相位置的本體溫度恢復正常，設備運行也恢復正常。

2.5 通過紅外線測溫技術進行開關柜故障檢測

在變電運行過程中，高壓開關柜是一項重要裝置，它可以對電氣設備起到有效的安全保障作用。但是在開關柜的長時間運行中，其中的設備和元件會在各種因素的影響下出現過熱問題，不僅會對正常供配電造成不利影響，而且還存在很大程度的安全隱患。因此，在具體的變電運行過程中，電力企業需通過紅外線測溫技術來做好開關柜過熱檢測工作。在此過程中，技術人員可以將無源無線檢測點設置在高壓開關柜中的母排、變壓器或斷路器進出線接點、斷路器靜觸頭或動觸頭、電纜接頭以及戶外刀閘等位置，并在檢測點上進行紅外線溫度傳感器的設置[8-10]。開關柜無源無線紅外線測溫原理如圖2所示。

圖2 開關柜無源無線紅外線測溫原理

在某220 kV變電站的紅外線測溫巡檢過程中發現，1號開關柜戶外的某一刀閘位置出現了明顯的升溫現象，其溫度達到81.6 ℃，超出允許范圍（75 ℃），其他位置的溫度未出現異常，由此可見判斷該刀閘出現了故障。經停電檢查發現，該刀閘位置的高溫是刀閘接觸不良所致。在對其進行處理之后，刀閘位置過熱問題得以有效解決，刀閘可恢復正常使用。

3 紅外線測溫技術結合機器人的應用展望

隨著當今科學技術的不斷發展，紅外線測溫技術也在不斷更新完善，而且基于紅外線測溫技術的變電運行檢測也實現了不斷優化。就目前來看，通過紅外線測溫技術的應用，可以有效提升變電故障檢測的效率與準確性，同時也可以顯著減少變電檢測中的人力資源配置。在完成檢測后，對于相應的變電運行故障大多都需要技術人員進行人工維修，這種檢修模式存在維修效率不高、人為因素影響較大以及安全性較低的問題。基于此，在紅外線測溫技術未來的發展規劃中，可考慮將其與機器人變電運行故障檢修進行有機結合，先通過紅外線測溫技術進行變電運行故障檢測，再通過機器人來維修相應的故障。這樣不僅可以最大化節約電力運行故障檢修中的人力資源，而且還可以有效提升檢修效率與質量，避免人為因素對維修產生不利影響，最大限度確保變電運行檢修的安全性。

4 結 論

綜上所述，在當今的變電運行檢修工作中，紅外線測溫技術發揮著非常強大的應用優勢。使用該技術來進行變電運行故障檢測，可以實現檢測效率與質量的顯著提升，進而為變電運行故障的維修處理提供充足的時間與科學依據。在該技術的后續發展過程中，相關專家學者可以對其與機器人變電運行故障檢修技術的結合進行深入研究，以此來充分發揮這兩種技術的應用優勢，促進電力行業的自動化、智能化發展。