淺談變電運(yùn)行中紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用與前景

黃強(qiáng)

（萍鄉(xiāng)供電分公司，江西萍鄉(xiāng) 337000）

淺談變電運(yùn)行中紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用與前景

黃強(qiáng)

（萍鄉(xiāng)供電分公司，江西萍鄉(xiāng) 337000）

變電運(yùn)行中紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用在變電運(yùn)行中具有重要作用，尤其紅外測(cè)技術(shù)更是是一項(xiàng)有著現(xiàn)實(shí)和潛在研究前景的技術(shù)。筆者聯(lián)系工作實(shí)際實(shí)踐首先對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)從技術(shù)原理、測(cè)溫判斷方式等方面進(jìn)行了扼要的分析，然后分析了其在變電運(yùn)行中的具體應(yīng)用，并對(duì)其發(fā)展前景做了展望。希望通過(guò)此文引起行業(yè)內(nèi)相關(guān)崗位工作人員的重視，以期共同促進(jìn)對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)的研究、研發(fā)和應(yīng)用。

紅外測(cè)溫技術(shù) 變電運(yùn)行 電力系統(tǒng) 應(yīng)用

1 紅外測(cè)溫技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 技術(shù)原理

該技術(shù)可以劃歸在物理學(xué)與化學(xué)結(jié)合的領(lǐng)域，根據(jù)物體中分子原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)使得任何在絕對(duì)零度以上的物體會(huì)散發(fā)出紅外輻射能量，溫度越高，這種能量也就越大。紅外測(cè)溫就是利用物體的紅外輻射原理，對(duì)變電運(yùn)行中具體相關(guān)設(shè)備進(jìn)行溫度測(cè)量與監(jiān)控，從而為變電設(shè)備是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)取得第一手資料，是一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制技術(shù)。紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用原理為：由原子、分子等構(gòu)成的物質(zhì)，它們由不同的元素組成，這些元素按照一定的規(guī)則順序排列，使得不同物質(zhì)具有不同的分子與原子結(jié)構(gòu)，這也是物質(zhì)的性質(zhì)之間存在差異的根本原因。在物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中原子、分子處于高速運(yùn)行的狀態(tài)，其運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量會(huì)產(chǎn)生輻射，紅外測(cè)溫就是對(duì)這些輻射出來(lái)的熱量進(jìn)行檢測(cè)，在變電運(yùn)行過(guò)程中，變電設(shè)備會(huì)發(fā)生熱輻射，利用紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，判斷設(shè)備溫度是否正常，以此就能判斷出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到對(duì)運(yùn)行設(shè)備實(shí)施監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到減少甚至杜絕危險(xiǎn)事故發(fā)生的目的。

1.2 紅外測(cè)溫判斷方式

（1）相對(duì)溫差法判斷法。變電在運(yùn)作過(guò)程中，電力設(shè)施會(huì)由于電壓、電流而產(chǎn)生熱量，若設(shè)備導(dǎo)通部位有異常發(fā)熱現(xiàn)象，由溫度測(cè)量?jī)x器獲取可靠的溫度值，并根據(jù)相應(yīng)的算法得出設(shè)備發(fā)熱部位的相對(duì)溫差。（2）同類(lèi)比較法。這種方法就是將電力設(shè)備運(yùn)行溫度與正常狀態(tài)下的設(shè)備溫度進(jìn)行比較，根據(jù)其差異判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。一些由電壓導(dǎo)致發(fā)熱的設(shè)備，由于其溫度生長(zhǎng)的比由電流引起的溫升要緩慢，因此其發(fā)生故障時(shí)，能夠利用同類(lèi)比較法進(jìn)行判斷。（3）熱譜圖法。熱譜圖法就是通過(guò)計(jì)算機(jī)及相關(guān)的軟件繪制出設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的熱譜圖，并與正常狀態(tài)下設(shè)備熱譜圖進(jìn)行比較，根據(jù)兩者之間的差別判斷其運(yùn)行狀態(tài)。

2 紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展前景

2.1 變電系統(tǒng)易發(fā)熱環(huán)節(jié)分析

（1）互感器、變壓器和電抗器的檢測(cè)。使互感器不能正常運(yùn)行的原因有很多，比如內(nèi)部接觸不良所導(dǎo)致的損耗過(guò)大，或外殼發(fā)熱，器體處于缺油狀態(tài)，都可引起互感器出現(xiàn)故障。變壓器的發(fā)熱的主要誘發(fā)因素有：①變壓器發(fā)生漏磁現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生大量的渦流損耗，導(dǎo)致螺桿或箱體的溫度上升，根據(jù)紅外測(cè)溫成像技術(shù)，其熱成像特點(diǎn)是以漏磁穿過(guò)區(qū)域?yàn)橹行?，形成層次清晰呈不?guī)則形狀的圓環(huán)；②變壓器內(nèi)部如果有接觸不良現(xiàn)象，同樣會(huì)引起發(fā)熱，尤其是變壓器的金屬外殼，溫度會(huì)很快升高。根據(jù)熱成像分析，其與渦流損耗的區(qū)別在于，它不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流形狀。③沿路的管道被堵塞，堵塞管道就不會(huì)參與循環(huán)，導(dǎo)致熱量積聚，從而導(dǎo)致發(fā)熱，隨著溫度的上升，會(huì)出現(xiàn)明顯的低溫區(qū)和高溫區(qū)，在熱譜圖中形成明顯的溫差帶。④變壓器上高壓套管缺油，這主要是因?yàn)樘坠軆?nèi)的油與汽的輻射能量不同而引起溫度升高，在熱圖譜上看，則表現(xiàn)為明顯的油氣分割線(xiàn)。

（2）線(xiàn)夾的檢測(cè)。因?yàn)榫€(xiàn)夾導(dǎo)線(xiàn)一般是暴露在空氣中運(yùn)行，彈簧墊片在自然天氣狀況下易被氧化，導(dǎo)致線(xiàn)夾老化，出現(xiàn)連接不良、松動(dòng)等現(xiàn)象，使得接觸電阻升高，由電路歐姆定律線(xiàn)夾必然發(fā)熱。在實(shí)際工程安裝中漏裝或漏檢，以及彈簧墊片的不正確安裝，都會(huì)引起線(xiàn)夾松動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致線(xiàn)夾發(fā)熱。

（3）隔離開(kāi)關(guān)的檢測(cè)。在開(kāi)關(guān)的頻繁的開(kāi)啟與關(guān)閉情況下，開(kāi)關(guān)片在長(zhǎng)期機(jī)械沖擊及應(yīng)力的作用下，開(kāi)關(guān)就會(huì)出現(xiàn)合閘處接觸不良，或合閘不到位，刀口接觸面應(yīng)力分布不均，使得接觸電阻分布不均，從而導(dǎo)致局部過(guò)熱。紅外測(cè)溫技術(shù)能夠?qū)煽康臋z測(cè)出刀口的發(fā)熱異常。

2.2 動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫技術(shù)

當(dāng)前普遍使用紅外測(cè)溫儀對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行工況進(jìn)行定時(shí)的人工檢測(cè)，無(wú)法做到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，所謂動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)把遠(yuǎn)程紅外測(cè)溫功能加入到原有的監(jiān)督控制及數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)中，同時(shí)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)和圖像監(jiān)控。為了實(shí)現(xiàn)能夠一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行多處測(cè)量的要求，在變電站端的視頻監(jiān)控統(tǒng)中，一體化結(jié)構(gòu)中包括紅外測(cè)溫單元設(shè)計(jì)和前端攝像機(jī)，同時(shí)，兩者間的多方位的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)可控轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)實(shí)現(xiàn)。分析測(cè)溫單元的通信過(guò)程，主要是通過(guò)變電站端服務(wù)器主機(jī)的RS-232串口與標(biāo)準(zhǔn)RS-485串口經(jīng)轉(zhuǎn)接器，通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)，變電站端服務(wù)器主機(jī)把溫度信息傳遞到集控站。運(yùn)用此技術(shù)的紅外測(cè)溫設(shè)備，需配備相應(yīng)的圖像分析系統(tǒng)和相應(yīng)的功能處理軟件，這樣，不僅可以對(duì)紅外測(cè)溫設(shè)備監(jiān)測(cè)到的變電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，還可以根據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定量計(jì)算，達(dá)到對(duì)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和狀態(tài)預(yù)測(cè)的目的。這樣的動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫己成為一個(gè)系統(tǒng)，可以分為監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)和集控中心兩個(gè)部分。在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)形成一套動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，紅外監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)流信號(hào)通過(guò)監(jiān)控端口到達(dá)監(jiān)控服務(wù)器，并通過(guò)監(jiān)控服務(wù)器到達(dá)集控中心，通過(guò)集控中心計(jì)算機(jī)即可對(duì)各監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)地動(dòng)態(tài)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了故障報(bào)警、分析、存儲(chǔ)、溫度采集等相關(guān)功能。

2.3 紅外測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)與展望

（1）紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)于電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，并不需要切斷電力系統(tǒng)，能在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，使得電力設(shè)備的安全運(yùn)行成為可能。對(duì)于老化或者使用時(shí)間過(guò)久的設(shè)備，紅外測(cè)溫技術(shù)能夠?qū)ζ溥\(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)揮出它們的最大價(jià)值。該技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)管理及檢修控制的成功過(guò)渡，即對(duì)管轄范圍內(nèi)全部設(shè)備進(jìn)行溫度管理，根據(jù)變化情況實(shí)行有目的、有針對(duì)性的維修，并保障設(shè)備質(zhì)量?jī)?yōu)化。（2）人工目測(cè)的局限性及大面積的掃描成像技術(shù)使動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫技術(shù)是為變電運(yùn)行中紅外測(cè)溫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫技術(shù)使得人工巡視的效果大大提高。能夠快捷地顯示設(shè)備狀態(tài)。另外，還有檢測(cè)質(zhì)量高、效率快，顯示直觀等特點(diǎn)。（3）設(shè)備的故障存在情況可以通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行直觀的反映，另外，還能對(duì)于設(shè)備故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定量描述。（4）通過(guò)動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫儀，能夠有效監(jiān)督電力設(shè)備的溫升情況，幫助電力工作人員維護(hù)電力設(shè)備，對(duì)于電力系統(tǒng)中的預(yù)知問(wèn)題處理能力具有重要意義，因此，能夠有效避免由于電力設(shè)備故障而引發(fā)的停電問(wèn)題。

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［2］周超.淺析動(dòng)態(tài)紅外測(cè)溫技術(shù)［J］.2014，4.

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