遠(yuǎn)紅外檢測(cè)技術(shù)在變電站巡檢中的應(yīng)用

滕　超，王盛璋，孫維杰，滕佳怡，姚海燕

（1.國(guó)網(wǎng)山東榮成市供電公司，山東　榮成　264300；2.曲阜師范大學(xué)（日照校區(qū)），山東　日照　276826）

遠(yuǎn)紅外檢測(cè)技術(shù)在變電站巡檢中的應(yīng)用

滕超1，王盛璋1，孫維杰1，滕佳怡2，姚海燕1

（1.國(guó)網(wǎng)山東榮成市供電公司，山東榮成264300；2.曲阜師范大學(xué)（日照校區(qū)），山東日照276826）

變電站作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定。變電設(shè)備缺陷大部分是通過(guò)設(shè)備發(fā)熱來(lái)顯現(xiàn)的，遠(yuǎn)紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了設(shè)備發(fā)熱缺陷的辨識(shí)度，能迅速定位變電設(shè)備發(fā)熱故障，及時(shí)消除缺陷，避免電力事故的發(fā)生，可有效地提高變電運(yùn)維質(zhì)量和變電站設(shè)備的安全運(yùn)行水平。

遠(yuǎn)紅外成像技術(shù)；變電運(yùn)維；變電站；實(shí)例分析

0　引言

遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)在變電站巡檢中已成為一項(xiàng)重要的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)的手段，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地確定電力設(shè)備的運(yùn)行溫度，為保障變電站設(shè)備可靠運(yùn)行提供重要的預(yù)判和處理依據(jù)。結(jié)合110kV及以下變電站設(shè)備運(yùn)維工作中的實(shí)例，介紹遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)的工作原理、功能特點(diǎn)、應(yīng)用技巧和注意事項(xiàng)，進(jìn)一步將測(cè)溫工作與變電站運(yùn)維工作相融合，提高變電運(yùn)維一體化水平。

1　遠(yuǎn)紅外檢測(cè)技術(shù)原理

1.1檢測(cè)原理

遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)利用紅外線遠(yuǎn)距離輻射原理對(duì)變電站內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行全面檢測(cè)。地球上物體的存在，其內(nèi)部物質(zhì)存在運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而設(shè)備發(fā)熱的內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)更劇烈，會(huì)以電磁波的形式向外輻射能量，利用紅外測(cè)溫儀對(duì)發(fā)熱設(shè)備熱輻射源進(jìn)行適當(dāng)距離的能量采集，在紅外測(cè)溫儀內(nèi)部進(jìn)行光電能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理，進(jìn)而準(zhǔn)確反映出設(shè)備的溫度信號(hào)，如果配備熱成像儀，還可以將熱紅外線信號(hào)轉(zhuǎn)化成熱圖像，更直觀地顯現(xiàn)設(shè)備的發(fā)熱位置和溫度［1］。

1.2功能特點(diǎn)

變電站設(shè)備巡檢應(yīng)用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀和熱成像儀在設(shè)備遠(yuǎn)距離、不停電、不解體的情況下，檢測(cè)設(shè)備溫度、異常點(diǎn)位置，不僅降低了運(yùn)維人員的工作量，還提高檢測(cè)質(zhì)量，對(duì)設(shè)備缺陷性質(zhì)、程度等做出定性、定量的預(yù)判，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣裝置、變壓器等設(shè)備接頭松動(dòng)接觸不良、過(guò)熱、不平衡負(fù)荷、過(guò)載等隱患，避免短路、燒毀甚至火災(zāi)等發(fā)生，實(shí)現(xiàn)故障、隱患的早發(fā)現(xiàn)早處理［2］。

1.3檢測(cè)要求

由于被檢測(cè)設(shè)備為帶電運(yùn)行設(shè)備，應(yīng)盡量避開(kāi)封閉遮擋物，只測(cè)量物體表面溫度，不能測(cè)量?jī)?nèi)部溫度；檢測(cè)時(shí)不能對(duì)著高能量源，戶外檢測(cè)要避開(kāi)陽(yáng)光直接照射和反射光；夜間檢測(cè)質(zhì)量最佳；一般先對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離全景檢測(cè)掃描，發(fā)現(xiàn)異常后，有針對(duì)性進(jìn)行近距離重點(diǎn)測(cè)試；在安全距離允許的情況下，遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀宜盡量靠近被測(cè)設(shè)備，使其充滿儀器視窗。

2　變電站設(shè)備發(fā)熱缺陷分類

2.1設(shè)備類別和部位

變電站設(shè)備發(fā)熱一般分為電流致熱、電壓致熱和綜合致熱。電流致熱常見(jiàn)于電器設(shè)備與金屬部件、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、TA等連接處，大部分是由于接觸不良引起的；電壓致熱常見(jiàn)于TA、TV、電容器、避雷器等整體發(fā)熱，大部分是介質(zhì)損耗增大、絕緣老化引起的；當(dāng)設(shè)備由電流、電壓致熱共同作用或其他原因引起的，應(yīng)綜合判斷缺陷性質(zhì)，對(duì)于磁場(chǎng)和漏磁引起的過(guò)熱可依據(jù)電流致熱進(jìn)行處理。

2.2缺陷分類

變電設(shè)備缺陷分為一般缺陷、嚴(yán)重缺陷、危急缺陷3種。一般缺陷指設(shè)備存在過(guò)熱現(xiàn)象，有一定的溫差，溫度場(chǎng)有一定梯度，但不會(huì)引起事故的缺陷，此類缺陷記錄在缺陷庫(kù)中，注意觀察，利用停電機(jī)會(huì)，有計(jì)劃地安排檢修消缺處理。嚴(yán)重缺陷指設(shè)備存在過(guò)熱并且程度較重，溫度場(chǎng)梯度分布較大，溫差較大（電流致熱δ≥80%），此類缺陷應(yīng)盡快處理，對(duì)于電流致熱型設(shè)備需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，必要時(shí)降低負(fù)荷電流；電壓致熱型缺陷一般為嚴(yán)重及以上缺陷，對(duì)于電壓致熱型設(shè)備，在缺陷性質(zhì)確定后，應(yīng)立即采取措施進(jìn)行消缺。危急缺陷指設(shè)備溫度超過(guò)最高允許溫度，溫差過(guò)大（電流致熱δ≥95%）的缺陷，此類缺陷需立即安排處理［3］。

3　遠(yuǎn)紅外檢測(cè)技術(shù)精確測(cè)溫應(yīng)用實(shí)例

3.1高壓套管溫度異常

夜巡某110 kV變電站時(shí)發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變110 kV側(cè)高壓套管C相上部測(cè)試溫度比A、B兩相溫度低約3℃，C相套管上部測(cè)試溫度比下部低4℃左右，負(fù)荷及環(huán)境溫度在正常波動(dòng)范圍內(nèi)，多次測(cè)量確定溫差后對(duì)缺陷分析如下。

如圖1和圖2所示，1號(hào)主變110 kV側(cè)A、B兩相高壓套管測(cè)試溫度35.9℃，C相套管上部測(cè)試溫度32.7℃，溫差3.2℃，根據(jù)電壓致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)中高壓套管缺陷溫差值為2～3℃，判斷此缺陷屬于電壓致熱型缺陷判據(jù)范圍［3］。

分析1號(hào)主變110 kV側(cè)C相套管熱成像圖，發(fā)現(xiàn)C相套管有明顯的溫差圖像水平分界線 （見(jiàn)圖2）。根據(jù)熱成像特征判斷套管故障缺陷為套管缺油，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)油面與油枕內(nèi)油面持平，判斷由于春夏交替氣溫變化大且套管底部密封墊老化，形成內(nèi)漏，導(dǎo)致導(dǎo)管與油枕形成連通器，造成套管缺油，由于套管內(nèi)上下介質(zhì)不同，熱容系數(shù)相差很大造成溫度出現(xiàn)差異，形成明顯的溫度水平分界線，缺陷性質(zhì)確認(rèn)后，立即安排停電消缺處理。

圖1　A、B兩相高壓套管測(cè)試溫度

圖2　C相套管測(cè)試溫度

主變停電后，近距離觀察套管內(nèi)油位指示，確認(rèn)油位計(jì)無(wú)油位，如圖3所示。判定為套管缺油，對(duì)套管進(jìn)行注油處理。

圖3　C相套管油位指示

注油處理后，1號(hào)主變運(yùn)行一段時(shí)間，溫度測(cè)試正常，缺陷消除，待主變大修時(shí)更換高壓套管。

3.2導(dǎo)線連接點(diǎn)溫度過(guò)高

某110 kV變電站110 kV榮港線121-3隔離開(kāi)關(guān)線路側(cè)B相接線板連接處測(cè)試溫度為98.7℃（A、C相測(cè)試溫度為21℃），負(fù)荷及環(huán)境溫度在正常波動(dòng)范圍內(nèi)，如圖4所示；每日跟蹤測(cè)試該線路121-3隔離開(kāi)關(guān)線路側(cè)B相線夾，溫度比其他兩相均嚴(yán)重偏高，溫度最高時(shí)達(dá)到168℃，如圖5所示。

圖4　榮港線121-3隔離開(kāi)關(guān)巡視測(cè)試溫度

圖5　榮港線121-3隔離　開(kāi)關(guān)最高測(cè)試溫度

根據(jù)遠(yuǎn)紅外熱成像分析，該線路121-3隔離開(kāi)關(guān)與線路連接處B相發(fā)熱點(diǎn)最高溫度168℃，熱點(diǎn)溫度大于130℃，屬于危急缺陷，立即采取措施進(jìn)行停電消缺處理。

3.3封閉式組合電器測(cè)溫判斷

圖6為GIS封閉式組合電器遠(yuǎn)紅外熱像，熱像呈現(xiàn)組合殼體接地引下線與殼體連接螺栓部分溫度最高，向四周逐漸衰減的特征，螺栓連接處比殼體其他溫度高約11℃，判斷組合電器殼體接地螺栓松動(dòng)或接地螺栓直徑不滿足要求，導(dǎo)致殼體產(chǎn)生感應(yīng)電流熱和電效應(yīng)，使設(shè)備發(fā)熱［4］。

圖6　GIS設(shè)備殼體架構(gòu)溫度測(cè)試

圖7　GIS設(shè)備殼體　溫度測(cè)試

圖7為GIS封閉式組合電器遠(yuǎn)紅外熱像，熱像呈現(xiàn)上部罐底為最熱點(diǎn)，向四周逐漸衰減的特征，上部比底部溫度高約8℃，比其他相高約10℃；判斷GIS罐體電連接導(dǎo)電座與小觸座接觸不良，有螺絲松動(dòng)。經(jīng)停電檢修發(fā)現(xiàn)GIS罐體電連接觸指有發(fā)黑痕跡。另外需要注意的是GIS組合電器檢修后送電帶上負(fù)荷，應(yīng)立即對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行超聲波、特高頻局放帶電檢測(cè)，并及時(shí)對(duì)操作合閘后的氣室進(jìn)行紅外測(cè)溫。

4　結(jié)語(yǔ)

遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)在變電站巡檢中起到非常重要的作用，能夠遠(yuǎn)距離對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確、形象地溫度檢測(cè)和熱成像分析，已成為發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷的重要手段之一。通過(guò)遠(yuǎn)紅外測(cè)溫技術(shù)的測(cè)試記錄、診斷報(bào)告和檢修報(bào)告，并配合建立紅外圖譜庫(kù)，系統(tǒng)地納入變電站運(yùn)維管理，可有效地減少設(shè)備故障率，提高設(shè)備預(yù)評(píng)估水平。

［1］譚湛.紅外成像測(cè)溫技術(shù)在變電站設(shè)備中的應(yīng)用［J］.上海電氣技術(shù)，2009（4）：9-12.

［2］鄧寶杰.變電站設(shè)備紅外熱成像儀測(cè)溫應(yīng)用［J］.機(jī)電信息，2011 （24）：90-91.

［3］DL/T 664—2008帶電檢測(cè)紅外診斷應(yīng)用規(guī)范［S］.

［4］DL/T 617—2010氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備技術(shù)條件［S］.

Far Infrared Detection Technology Application in Substation Inspection

TENG Chao1，WANG Shengzhang1，SUN Weijie1，TENG Jiayi2，YAO Haiyan1
（1.State Grid Rongcheng Power Supply Company，Rongcheng 264300，China；
2.Qufu Normal University，Rizhao 276826，China）

As a key link in the electric power system，operation of substation is directly related to the stability of power grid.Substation equipment defects are mostly manifested through device heating.Application of far infrared detection technology can greatly improve the distinguishing of equipment heating defects and locate substation equipment faults in a timely manner，and thus eliminate defects in time to prevent electrical accidents.The technology can improve safety of substation operation.

far infrared detection；substation operation and maintenance；substation；practical case analysis

TM930.1

B

1007-9904（2016）01-0071-03

2015-08-30

滕超（1969），男，工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)、變電運(yùn)維管理、變電設(shè)計(jì)等工作；

王盛璋（1986），男，從事變電運(yùn)維、技術(shù)監(jiān)督等工作；

孫維杰（1969），男，高級(jí)工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)管理、變電設(shè)計(jì)等工作。