紅外成像技術(shù)在變電設(shè)備檢測(cè)中的實(shí)踐與應(yīng)用

王浩++章勇++程訓(xùn)超

[摘 要]隨著電網(wǎng)規(guī)模迅猛發(fā)展，無(wú)人值守變電站已經(jīng)成為主流，變電站設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視維護(hù)越發(fā)困難，輸電線路和變電設(shè)備上的電暈等微弱放電現(xiàn)象日益嚴(yán)重，隨著設(shè)備老化、氧化、接觸不良，加之電暈等微弱放電現(xiàn)象可能使線路或設(shè)備表面加劇發(fā)生侵蝕，長(zhǎng)時(shí)間作用下可能損壞線路或設(shè)備。本文通過(guò)紅外熱成像儀的實(shí)踐應(yīng)用，介紹紅外成像儀器的使用事項(xiàng)，最后給出了現(xiàn)場(chǎng)拍攝的異常電容器設(shè)備的紅外圖譜，作為同類(lèi)故障診斷的樣例參考，通過(guò)紅外熱成像實(shí)時(shí)監(jiān)視技術(shù)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常、定位超溫設(shè)備，分析原因后采取針對(duì)措施，就可以保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少設(shè)備事故的發(fā)生。

[關(guān)鍵詞]熱成像；紅外；變電；設(shè)備；事故； 異常

中圖分類(lèi)號(hào)：TM63；TN219 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0355-01

0 引言

目前，紅外成像技術(shù)在電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中優(yōu)勢(shì)明顯，它是利用紅外探測(cè)器和光學(xué)成像物鏡接受被測(cè)輸變電設(shè)備紅外輻射能量，將圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與被測(cè)輸變電設(shè)備表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)。簡(jiǎn)單地描述就是紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見(jiàn)紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)的熱圖像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度。顏色越亮，一般定義為溫度越高，彌補(bǔ)了過(guò)去比較陳舊檢測(cè)手段，例如夜間目測(cè)、聲波法、超聲法、夜視儀等方法，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率不高。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在光學(xué)透膜、數(shù)字信號(hào)分析芯片、圖像處理等軟硬件技術(shù)等領(lǐng)域均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步或突破性進(jìn)展。

1 紅外熱成像儀在電力設(shè)備應(yīng)用范圍

運(yùn)行中的電力設(shè)備，通常泛指各類(lèi)導(dǎo)線連接起來(lái)組成通電回路，通過(guò)絕緣子將導(dǎo)線懸掛于桿塔上，并保護(hù)導(dǎo)線和絕緣子免受高電壓的傷害，同時(shí)使電暈和電磁干擾控制在合理的水平中。經(jīng)常發(fā)熱的部件是在電氣負(fù)荷作用下，連接和組合各類(lèi)裝置、傳動(dòng)機(jī)械及相關(guān)連的金屬附件。由于電壓等級(jí)及負(fù)荷的提高，高壓輸電線路還要滿足在保護(hù)絕緣子、屏蔽電暈和無(wú)線電干擾方面的更高要求。根據(jù)大量紅外測(cè)溫檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，高壓設(shè)備中的熱缺陷較多，主要集中在設(shè)備引線連接處、跳線線夾、接續(xù)管、耐張線夾、分裂連接導(dǎo)流板等機(jī)械連接部分。

紅外熱像儀檢測(cè)電力金具的優(yōu)勢(shì)： 紅外檢測(cè)具有遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不解體等特點(diǎn)，給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一種先進(jìn)手段。檢測(cè)輸變電設(shè)備主要的發(fā)熱原因有：

1.設(shè)備氧化腐蝕。由于設(shè)備外部導(dǎo)體接頭部位長(zhǎng)期裸露在大氣中運(yùn)行，長(zhǎng)年受到日曬、雨淋、風(fēng)塵結(jié)露等侵蝕，造成設(shè)備導(dǎo)體接觸表面嚴(yán)重銹蝕或氧化，氧化層都會(huì)使金屬接觸面的電阻率增加幾十倍甚至上百倍，流經(jīng)的電流產(chǎn)生熱效應(yīng)，加劇設(shè)備裂化程度。

2.導(dǎo)線接頭松動(dòng)。導(dǎo)體連接部位在長(zhǎng)期遭受機(jī)械震動(dòng)、抖動(dòng)或在風(fēng)力作用下擺動(dòng)，使導(dǎo)體壓接螺絲松動(dòng)； 松動(dòng)位置造成接觸不良，形成電阻。

3.安裝質(zhì)量差。

（1） 設(shè)備連接處的接頭緊固件未緊到位；

（2） 設(shè)備安裝時(shí)，螺絲上下緊固未放平墊圈或彈簧墊圈，受氣溫?zé)崦浝淇s的影響而松動(dòng)；

（3） 鋁導(dǎo)線與銅接點(diǎn)連接未加銅鋁過(guò)渡接頭；

（4） 線夾與導(dǎo)線接續(xù)前未清刷，沒(méi)有涂電力復(fù)合脂，或復(fù)合脂封閉不好，使潮氣侵入造成氧化使接觸電阻變大而發(fā)熱；

（5） 線夾結(jié)構(gòu)不好或線夾大小與導(dǎo)線不配套，輸電線連接點(diǎn)前后截面及導(dǎo)流能力不匹配；導(dǎo)線在線夾端口受傷斷股；造成的磁滯渦流損耗發(fā)熱。

2 紅外熱成像儀拍攝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

在紅外熱成像儀器拍攝設(shè)備時(shí)，存在一些困難，首先當(dāng)設(shè)備負(fù)載較低，局部溫度升高不會(huì)很明顯，紅外熱像儀往往不能明顯的檢測(cè)出來(lái)，所以應(yīng)在進(jìn)行電力設(shè)備檢測(cè)前先確定該線路負(fù)載是否超過(guò)一定范圍，否則有可能無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)或者對(duì)測(cè)溫帶來(lái)較大誤差。

其次針對(duì)較高的設(shè)備，紅外熱像儀也需要配備長(zhǎng)焦鏡頭，才能更為準(zhǔn)確的觀察到設(shè)備的具體狀態(tài)。若現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備比較密集，觀察地形不便，可以處于較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行電力設(shè)備的溫度觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力金具發(fā)熱故障。

再者，電力設(shè)備一般直接安裝于室外，其受外部環(huán)境干擾的因素也較多，檢測(cè)時(shí)要注意盡量避免測(cè)量陽(yáng)光直射，特別是避免正午等陽(yáng)光密集的時(shí)候進(jìn)行拍攝。

還有就是自動(dòng)模式下熱圖不清晰，可先使用自動(dòng)模式測(cè)量電力金具的溫度范圍；然后手動(dòng)設(shè)置水平及跨度，將溫度范圍設(shè)置在最小，并包含有先前測(cè)量的溫度范圍。

此外，在測(cè)溫過(guò)程中應(yīng)注意一些事項(xiàng)：

1.紅外圖像力求清晰，其他可用系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

2.圖像的調(diào)色可在系統(tǒng)設(shè)置中選擇，例如Rain為為多色板，在溫差不大時(shí)經(jīng)常使用，如測(cè)套管、避雷器等電壓致熱型圖像；Iron為正常使用的種類(lèi)，溫差較大時(shí)效果很好；Grey為灰色調(diào)，熱電視效果，明亮即是溫度高，一般不用此選項(xiàng)等。

3.溫度線分析對(duì)瓷瓶主變外部溫度分布分析很有用，可根據(jù)需要選擇直線、曲線（點(diǎn)住該功能按鈕向下拖即出現(xiàn)）?？墒褂枚鄿囟染€分析，溫度曲線的鏈接、顏色可設(shè)置（在溫度曲線上點(diǎn)右鍵）。

4.風(fēng)速大于2米/秒時(shí)，檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)，風(fēng)速2米/秒的標(biāo)準(zhǔn)參照為小旗展開(kāi)，樹(shù)梢微動(dòng)。

5.冬季室外遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，檢測(cè)結(jié)果經(jīng)常會(huì)大大低于環(huán)境溫度，這可能是由于導(dǎo)線表面有覆冰、積塵或者風(fēng)速過(guò)大。

3 紅外熱成像儀在變電設(shè)備檢測(cè)中的實(shí)例

某月某日，天氣晴；

環(huán)溫/濕度：25.8℃ / 60%；

設(shè)備名稱(chēng)：XX變電站，10kV I#電容器B相接頭。

（見(jiàn)表1）

分析結(jié)論：

該變電站，10kV I#電容器B相接頭嚴(yán)重發(fā)熱，最高達(dá)94.4℃，屬于設(shè)備I類(lèi)缺陷。

熱成像圖片及設(shè)備實(shí)物如圖所示：

4 結(jié)論

紅外熱成像技術(shù)作為一種有效的技術(shù)手段，具有簡(jiǎn)單高效、直觀形象、不影響設(shè)備運(yùn)行、安全方便的諸多優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)輸變電設(shè)備，如絕緣子、導(dǎo)線接頭等多種缺陷和故障的檢測(cè)中發(fā)揮積極作用，但部分缺陷的檢測(cè)需要環(huán)境氣象條件的配合。紅外熱成像技術(shù)是設(shè)備在遠(yuǎn)行中的真實(shí)技術(shù)狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)維人員就可以對(duì)管轄的所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施管理，并根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)演變情況進(jìn)行有目的的維修。紅外熱成像技術(shù)還可以通過(guò)儀器的高倍鏡頭相互配合，獲得多方面的信息后綜合分析，可以減少檢測(cè)的不確定性，將獲得更好的效果。

目前，紅外熱成像技術(shù)工作在設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)視方面還沒(méi)有普及，需要積累現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。從而全面提升電網(wǎng)運(yùn)行管理水平，滿足了變電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。

作者簡(jiǎn)介：

王 浩（1975.03-），男，漢族，江蘇徐州人，本科，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師，高級(jí)技師，主要從事調(diào)控運(yùn)行工作。

章勇（1969年1月-），男，漢族，江蘇省徐州市，助工，從事多年變電運(yùn)行及配網(wǎng)工程建設(shè)及項(xiàng)目管理工作。

程訓(xùn)超（1974.10—）男，漢族，江蘇徐州人，碩士，高級(jí)工程師，國(guó)網(wǎng)江蘇省電公司銅山區(qū)供電公司運(yùn)維部主任。