紅外熱成像技術(shù)在電力設(shè)備狀態(tài)檢修中的運(yùn)用分析

于夢(mèng)瑤

摘要：隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)電力的需求不斷增加。現(xiàn)在人們對(duì)于供電企業(yè)的供電安全穩(wěn)定性提出了較高的要求，所以供電企業(yè)為了最大限度地滿足人們生產(chǎn)生活的實(shí)際需求，盡可能地減少停電對(duì)大家造成的不變影響，所以經(jīng)常會(huì)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行帶電檢修的操作，在這一過程中，借助紅外熱成像技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的帶電檢修操作，借助該技術(shù)可以很好地檢測(cè)出電力設(shè)備內(nèi)部的絕緣介質(zhì)溫度高低，以及電力設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中是否存在問題故障，或是設(shè)備缺陷等，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題可以采取及時(shí)的修正措施，避免造成對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的更大影響，維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為用戶提供可靠安全的供電需求。本文就次展開論述，僅供參考。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像;帶電檢修;電力設(shè)備

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，居民的日常生活和企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)電力能源的需求日益增加。隨著電力設(shè)備和電網(wǎng)負(fù)荷的激增，電網(wǎng)系統(tǒng)中許多潛在的危險(xiǎn)因素時(shí)刻威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，為維護(hù)設(shè)備安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，電力設(shè)備狀態(tài)檢修和故障診斷顯得尤為重要。隨著電力系統(tǒng)及設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的檢測(cè)手段因其較低的精度、可靠性以及安全性，越來越難以對(duì)故障做出及時(shí)的判別和診斷。因此亟待提出新的檢測(cè)方法。

1、紅外熱成像技術(shù)概述

1.1紅外熱成像技術(shù)原理

任何物質(zhì)都由分子構(gòu)成，這些分子一直在進(jìn)行無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，不斷向外發(fā)出紅外輻射熱能，在物體表面形成不同的溫度，這就是紅外熱成像技術(shù)中的熱像。通過紅外熱成像技術(shù)可以觀察到肉眼無法看到的熱像，紅外熱成像技術(shù)具有很好的勘測(cè)靈敏度，因此電力設(shè)備中如果存在微量熱度，就能被紅外熱成像技術(shù)檢測(cè)到，能夠及時(shí)檢測(cè)出電力設(shè)備運(yùn)行中存在的各種隱患，為電力設(shè)備的安全運(yùn)行提供有力保障。

1.2紅外熱成像技術(shù)的相關(guān)設(shè)備

應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)通常會(huì)使用到紅外熱成像儀，這種設(shè)備主要是應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)對(duì)被檢測(cè)物體進(jìn)行熱量檢測(cè)，通過電子信號(hào)處理，將物體表面溫度以圖譜形式展現(xiàn)出來。紅外熱成像儀主要包括電路系統(tǒng)、熱像成像軟件、物體溫度探測(cè)頭等。物體溫度探測(cè)頭主要負(fù)責(zé)感知檢測(cè)物體的表面溫度，將檢測(cè)到的物體溫度分布情況記錄下來，并通過電信號(hào)的形式傳遞到設(shè)備處理系統(tǒng)中。而傳遞回來的電信號(hào)十分微弱，需要電路系統(tǒng)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行加工處理。經(jīng)過邏輯處理以及電子放大后，形成的電子信號(hào)可以用于成像軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)合成，進(jìn)而形成物體表面溫度的分布圖譜。

2、紅外熱成像技術(shù)在電力設(shè)備狀態(tài)檢修工作中的運(yùn)用方法

2.1絕緣故障的檢測(cè)

造成絕緣體發(fā)熱的主要原因有以下幾種：（1）絕緣子在交流電場(chǎng)中，由于電介質(zhì)出現(xiàn)極化反應(yīng)而造成絕緣子發(fā)熱。（2）絕緣子內(nèi)部可能出現(xiàn)穿透性電流泄漏情況，造成絕緣子發(fā)熱。（3）由于絕緣子外表面出現(xiàn)爬電現(xiàn)象，導(dǎo)致電流泄漏，造成絕緣子發(fā)熱。一般情況下，絕緣子材料如果狀態(tài)良好，出現(xiàn)發(fā)熱故障的概率就很小。此外，絕緣子的發(fā)熱功率與電力設(shè)備的電壓平方一般呈正比。因此，運(yùn)用紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)時(shí)，如果絕緣子材料狀態(tài)正常，其紅外熱成像圖譜應(yīng)為馬鞍狀，與附近的絕緣子材料溫度差應(yīng)當(dāng)小于1℃。但是當(dāng)絕緣子材料出現(xiàn)發(fā)熱故障時(shí)，其發(fā)熱功率會(huì)迅速上升，并大部分集中在絕緣子鋼帽部分，當(dāng)鋼帽位置的溫度與附近絕緣子溫度出現(xiàn)明顯差異時(shí)，可以視其為零值的絕緣子。如果絕緣子材料表面有大量雜質(zhì)、灰塵堆積，會(huì)造成絕緣子材料電阻降低，而鋼帽情況正常。

2.2數(shù)學(xué)模型診斷法

數(shù)學(xué)模型診斷指在動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)和傳感技術(shù)結(jié)合的前提下，應(yīng)用數(shù)字處理技術(shù)以及建模技術(shù)，對(duì)電力設(shè)備故障進(jìn)行診斷。它主要包括參數(shù)估計(jì)和狀態(tài)估計(jì)等方法，在獲得當(dāng)前電力設(shè)備工作參數(shù)的前提下，與預(yù)測(cè)的信息和數(shù)據(jù)對(duì)比，從而對(duì)故障位置和原因做出分析。這項(xiàng)技術(shù)不需要大量的人工參與，相對(duì)來說較為安全，是我國目前較為先進(jìn)的技術(shù)之一。但是，獲得當(dāng)前電網(wǎng)和設(shè)備的數(shù)學(xué)參數(shù)模型是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，尤其在電網(wǎng)分布復(fù)雜的城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，應(yīng)用此方法則更為困難。

2.3典型內(nèi)部缺陷熱譜圖的分析

2.3.1變壓器套管內(nèi)部缺陷案例分析

在某地進(jìn)行紅外線測(cè)試的工作中，發(fā)現(xiàn)該地的某一220kV變電站的變壓器的低壓側(cè)C相套管以及升高座出現(xiàn)了整體性的發(fā)熱情況，并經(jīng)過檢測(cè)其中最高溫度點(diǎn)以及達(dá)到了40.5℃，并經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)C相套管的樁頭并沒有實(shí)際的熱點(diǎn)，所以可以判斷升高座以及套管的熱量實(shí)際上是由電力設(shè)備的內(nèi)部導(dǎo)電桿以及繞組接頭連接不良而產(chǎn)生發(fā)熱。在借助宏偉測(cè)溫進(jìn)行跟蹤性的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，C相套管的整個(gè)溫度有著較為明顯的增長，其實(shí)際溫度的最高值可以達(dá)到61.8℃。經(jīng)過對(duì)油色譜進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)整個(gè)變壓器油的甲烷和乙塊呈現(xiàn)出較快的增長趨勢(shì)。所以結(jié)合變壓器的運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可以了解到設(shè)備存有一定的問題缺陷，進(jìn)一步對(duì)變壓器進(jìn)行直流電阻的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，低壓側(cè)的繞組AC、BC的直流電阻超標(biāo)是非常明顯的，其中的最大不平衡度甚至可以達(dá)到10.6%，再結(jié)合紅外線的檢測(cè)圖譜可以進(jìn)一步確定問題故障是屬于低壓側(cè)的套管導(dǎo)電桿下邊的接觸不良引起的。

2.3.2站用變懸浮放電問題

對(duì)某地500kV變電站進(jìn)行紅外測(cè)溫，發(fā)現(xiàn)35kV站用變上的A相套管上部位出現(xiàn)紅外圖譜的異常，圖譜呈現(xiàn)出的主要特征是油面處呈現(xiàn)出最高溫的熱像，同時(shí)油面有著非常清晰明顯的分界線。通過對(duì)紅外圖譜進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，A相套管的熱像特征主要以油面處的溫度最高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)資料的記錄可以預(yù)判是電壓致熱型的設(shè)備缺陷，問題故障的主要特征是缺油導(dǎo)致的。接下來的時(shí)間對(duì)占站用變進(jìn)行特性試驗(yàn)與絕緣試驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)表明直流電阻以及絕緣電阻都是合格的，并沒有異常情況的發(fā)現(xiàn)，對(duì)站用變的絕緣油進(jìn)行色譜的分析發(fā)現(xiàn)其氫氣以及總烴兩者值都已經(jīng)明顯的超過注意值，所以通過進(jìn)一步確認(rèn)分析，是由于站用變內(nèi)部可能存在局部的放電造成的問題故障。之后再進(jìn)一步對(duì)站用變的鐵芯接地方式進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，上下夾件之間的存有拉桿，同時(shí)拉桿之間還不絕緣，接地的銅片是連接在上夾件上的，再由上夾件經(jīng)過吊螺桿進(jìn)行接地操作，通過對(duì)吊芯進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，箱底定位的螺栓與器身定位孔之間存在著放電的跡象，所以可以進(jìn)行對(duì)故障問題的判定是由于鐵芯不良的接地操作導(dǎo)致，電壓器處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，帶電的繞組以及相關(guān)的引線與油箱間構(gòu)成的電場(chǎng)都是屬于不均勻的電場(chǎng)，其中鐵芯以及其他電力設(shè)備的金屬構(gòu)建就處于實(shí)際電場(chǎng)之中，所以個(gè)各高低壓繞組以及低壓繞組與鐵芯之間，鐵芯與變壓器的郵箱之間都存在著寄生電容。帶電繞組就會(huì)通過寄生電容的耦合作用，使鐵芯對(duì)實(shí)際地面發(fā)生懸浮的電位，一般位置的不同懸浮的電位也是不同的，但是不管哪一部位的電位只要是兩者之間的電位差可以達(dá)到能夠?qū)嶋H擊穿期間的電源時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的電火花。

3、結(jié)語

介紹了幾種傳統(tǒng)電力設(shè)備檢測(cè)方法，同時(shí)簡(jiǎn)單分析紅外熱成像技術(shù)在電力設(shè)備故障檢測(cè)中的應(yīng)用。通過對(duì)其原理的分析，說明紅外成像技術(shù)在電力設(shè)備的檢修和維護(hù)中的有效性，同時(shí)為將來電網(wǎng)電路的檢修提供了新方法、新思路。但是此技術(shù)仍存在許多不成熟之處，在未來的實(shí)踐和研究中有待改進(jìn)和提升

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