紅外測溫技術在電氣二次回路缺陷診斷中的應用

摘要：為保障電力系統的安全穩定運行，紅外測溫技術已廣泛應用于電力生產和研究中。通過紅外測溫技術可以迅速檢測出電氣設備中存在的發熱缺陷，及時杜絕隱患，避免事故發生。本文詳細分析紅外測溫技術在電氣二次回路缺陷診斷中的應用，并針對發熱缺陷提出預防建議。

關鍵詞：紅外測溫技術;電氣二次回路;缺陷診斷

0 引言

電氣二次回路在電力系統安全穩定運行中發揮著重要的作用，由于電氣二次回路涉及面廣、接線復雜、缺陷具有很強的隱蔽性，因此對其缺陷的發現及診斷尤為關鍵。目前，紅外測溫技術已經廣泛應用于電氣一次設備的缺陷檢測中[1]，通過紅外測溫技術可以迅速檢測出電氣一次設備的內部及外部熱缺陷。然而，對于電氣二次回路的紅外測溫技術應用很少[2]。紅外測溫技術在電氣二次回路中的應用已經迫在眉睫。

1 紅外測溫技術的基本原理及分析方法

1.1 基本原理

紅外測溫技術作為電力系統帶電檢測的重要手段，主要是指應用紅外技術對運行設備進行全面檢測、分析，結合有關數據判斷設備的運行狀態[3]。其具有無需停電、避免接觸、操作安全、省時省力等優點。紅外線輻射能量和溫度的關系為

式中：W為發熱體的發生功率，W;為輻射率;為玻爾茲曼常數;A為發熱體的表面積，cm2;T為發熱體的絕對溫度，K。由式（1）可知，通過檢測紅外線輻射能量，即可推算出發熱體的溫度。

1.2 分析方法

采用紅外測溫儀測得試驗數據后，常用的分析方法有下列幾種。

（1）同類比較分析。通過對比同一個設備不同相之間、同類設備相同位置之間的發熱數據來分析設備是否存在發熱異常。

（2）表面溫度分析。結合被測設備所帶負荷及實際測得的表面溫度來分析設備是否正常。

（3）圖像特征分析。通過對比正常紅外圖譜與發熱紅外圖譜來分析設備是否正常。

（4）數據統計分析。將本次所測數據與以往統計的數據進行比較，以此來分析設備是否正常。

針對文中所討論的電氣二次回路發熱缺陷，采用上述方法并結合DL/T 664—2016《帶電設備紅外診斷應用規范》判斷缺陷發熱類型和缺陷性質。規范中的相對溫差（）指的是兩個對應測點之間的溫升之差與其中較高溫度點的溫升之比的百分數，其計算公式為

式中：和分別是發熱點和正常對應點的的溫升，K;和分別是發熱點和正常相對應點的溫度，℃;是被測設備區域的環境溫度，℃。

2 紅外測溫技術在電氣二次回路缺陷診斷中的應用

2.1 適用的缺陷類型

（1）CT二次回路過熱。CT二次回路正常工作時會有電流通過，如果回路所用端子接線松動，則會使接觸電阻增大，導則電阻損耗發熱增加，當電阻損耗發熱累計后，最終引起CT開路故障。

（2）保護裝置內部過熱。保護裝置內部安裝了很多發熱元器件，當這些元器件的運行溫度超出保護裝置設計允許溫度范圍時，會造成元器件燒毀，影響保護裝置的正常運行。

（3）二次電纜過熱。電纜鎧裝層或屏蔽層接觸不良，繼而引起接觸電阻增加，電纜溫度過高，嚴重時可能引起保護裝置誤動或拒動，甚至引發火災。

（4）直流空氣開關或熔斷器過熱。在運行機組的檢修過程中，直流空氣開關或熔斷器過熱后會導致拒動、誤動、越級跳閘。

（5）接觸器接線側過熱。接線處出現氧化或松動，導致接觸器電阻增大，發熱嚴重。

2.2 紅外測溫缺陷診斷實例

在對某電廠110kV網絡繼電器室進行紅外測溫檢查過程中發現某線路保護柜內CT二次回路端子排局部發熱異常。具體的測試及計算數據為：環境溫度24.0℃，發熱端子溫度45.3℃，正常相端子溫度26.5℃，發熱端子溫升21.3K，正常相端子溫升2.5K，溫差18.8K，相對溫差88.3%。

根據測試結果，該CT二次回路端子排的發熱缺陷屬于嚴重缺陷，應立即處理。

現場人員在實施安全措施后對該發熱端子進行檢查，發現發熱端子螺絲存在滑絲，在對端子螺絲進行更換后進行紅外復測，端子溫度恢復正常。

本次CT二次回路發熱缺陷具有很強的隱蔽性，不通過紅外測試儀很難發現，如果沒有及時處理，很有可能造成CT開路等更嚴重的后果。

3 針對發熱缺陷的預防建議

由于電氣二次回路涉及面廣、接線復雜、缺陷具有很強的隱蔽性，因此更應高度重視發熱缺陷。為此提出以下預防建議：

（1）完善相關紅外診斷應用規范。目前常用的紅外診斷應用規范中關于二次設備及回路的診斷標準仍不夠具體，應進一步完善相關規范。

（2）對端子質量及安裝工藝嚴格把關。新建電廠或擴建電廠應對端子結構、用料嚴格要求，從源頭上杜絕缺陷隱患。

（3）加強二次回路及保護裝置監護，重視紅外測溫缺陷檢測。運行人員應加強二次回路巡查，發現異常及時處理。

（4）保護裝置檢驗完成后，及時恢復端子。避免由于試驗后誤恢復端子造成發熱異常。

（5）改善保護裝置使用環境。停電檢修時，檢查保護裝置散熱系統、元器件的運行狀況。

（6）強化直流空氣開關及熔斷器的運行維護。避免交直流空氣開關混用，及時進行直流系統級差配合試驗。

4 結論

紅外測溫技術具有無需停電、避免接觸、操作安全、省時省力等優點，采用紅外測溫技術能夠快速、便捷地診斷出電氣二次回路中存在的CT二次回路過熱、保護裝置內部過熱、二次電纜過熱、直流空氣開關或熔斷器過熱和接觸器接線側過熱等缺陷。在電廠的檢修和運行維護工作中，應考慮進一步推廣紅外測溫診斷方法的應用，并積極預防電氣二次回路可能出現的發熱隱患。

參考文獻

[1]成永紅.電力設備絕緣檢測與診斷[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]麥洪，何勝紅，霍丹，等.基于紅外測溫技術的變電站測溫系統的設計與實現[J].廣東技術師范學院學報，2015（2）：31-35.

[3]陳琳，唐忠，崔昊楊.電氣設備紅外測溫技術的實現[J].電測與儀表，2013（4）：64-68.

作者簡介：柏夢媛（1993—），女，學士，助理工程師。