輸電線路運維中紅外測溫技術(shù)的運用分析

陳海林

（廣西電網(wǎng)有限責任公司崇左供電局　廣西崇左　532200）

由于地區(qū)經(jīng)濟的高速發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)在不斷向負荷集中度高與網(wǎng)架覆蓋面廣的方向邁進，用電量的攀升與負荷電流周期性的峰谷效應對電力設(shè)備的承載性提出了更高的要求。這使得供電企業(yè)在保障電力設(shè)備安穩(wěn)運行上投入了大量的物力與財力。其中針對負荷可能集中出現(xiàn)的時期，運維部門制定了相應的電網(wǎng)風險預警處置及保供電方案，但常規(guī)的巡視通常難以行之有效地覆蓋所有隱患點，及時發(fā)現(xiàn)特殊運行方式下高負荷電流可能帶來的設(shè)備故障或停運風險，這對于輸電線路安穩(wěn)運行常態(tài)化與設(shè)備工況持續(xù)良好形成不利影響。紅外測溫技術(shù)所具有的不停電非接觸直測與大面積快速平掃的特點，不僅克服了線路覆蓋面廣與設(shè)備眾多導致的巡視盲區(qū)，解決了常規(guī)特殊巡視不能有效監(jiān)控隱患點的問題，也滿足了運維策略中防事故于未然的特殊要求。紅外測溫工作的有效實施與開展與線路設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)息息相關(guān)。本文將從不同運行方式及設(shè)備的器質(zhì)性缺陷出發(fā)，論述紅外測溫技術(shù)如何與運維策略相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對線路設(shè)備的高效管控與維護。

1　紅外測溫技術(shù)的特點及應用條件

1.1　紅外測溫技術(shù)的特點

運行中的輸電線路由電流熱效應產(chǎn)生紅外輻射作用，進而在導線表面產(chǎn)生一定的溫度場，紅外測溫技術(shù)通過吸收這些自溫度場散發(fā)的紅外輻射能量，經(jīng)由電效應及放大器與A/D轉(zhuǎn)換器等部件形成有效可讀的可見光圖像，該技術(shù)具有測試效果直觀與靈敏度高的特點，能夠檢測出設(shè)備細微的熱狀態(tài)變化，有效反映出設(shè)備內(nèi)外部發(fā)熱情況，可靠性高，對發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患極為有效。紅外測溫儀顯示界面如圖1所示。

1.2　紅外測溫技術(shù)的應用條件

圖1　紅外測溫儀顯示界面

紅外測溫技術(shù)是針對正在運行的設(shè)備進行非接觸式檢測，拍攝其溫度場的分布，對于電流致熱型設(shè)備隱患，如高負荷運行方式下導致的導線接頭、耐張線夾或并溝線夾等連接部件的發(fā)熱情況，紅外測溫在陰天或傍晚進行，能夠有效降低環(huán)境對測量結(jié)果的干擾度。導線溫升與負荷電流的關(guān)系如圖2所示。對于電壓致熱型設(shè)備隱患，如絕緣子發(fā)生的氧化腐蝕，紅外測溫的應用條件為低風速與低濕度的天氣環(huán)境。

2　紅外測溫的基本方法

2.1　表面溫度判斷法

對導線接頭等熱效應區(qū)域的側(cè)溫，使用儀器測量部件表面的溫度，比照相關(guān)標準規(guī)定中的相應設(shè)備、材料溫升范圍與允許值，確定部件的溫升是否處于合理范圍。對設(shè)備存在過熱，溫度場存在一定梯度的情況，通過反復測量及多角度的觀察，確定設(shè)備缺陷的分類及定級，實現(xiàn)缺陷的持續(xù)管控。

圖2　導線溫升與負荷電流的關(guān)系

2.2　相對溫升判斷法

對于電流致熱型設(shè)備的溫升判斷，通常采用此法。在運行工況基本相同的兩臺設(shè)備組合選取兩個檢測點，通過計算檢測點溫升之差與參照體溫升的百分數(shù)，或計算檢測點之間溫差與參照體對應環(huán)境溫度之差的百分數(shù)來確定設(shè)備發(fā)熱程度。該方法能夠有效排除環(huán)境溫度對測試結(jié)果帶來的干擾。

2.3　同類比較法

針對輸電線路設(shè)備種類較單一、數(shù)量龐大、重復度高、分布面廣的特點，使用同類比較法能夠有效而快速地判斷某一設(shè)備的溫升水平。對同一回路的同一型設(shè)備、同一設(shè)備的三相或具備同樣工況的同型號在運設(shè)備，在確保環(huán)境溫度及背景相同，并確保不同時存在發(fā)熱故障的前提下，可對比不同設(shè)備的發(fā)熱情況，對其相應部位的溫度值進行綜合比較。

3　紅外測溫在預防器質(zhì)性缺陷中的運用

3.1　鋼化玻璃絕緣子

鋼化玻璃絕緣子具有特殊條件下發(fā)生零值自爆的特點。南方地區(qū)雷雨天氣及雨霧潮濕天氣的發(fā)生，在較長周期內(nèi)使玻璃絕緣子發(fā)生氧化腐蝕，進而導致雷電燒傷或電暈損耗的發(fā)生，腐蝕后的劣質(zhì)絕緣子，在電壓作用下導致泄漏電流增大，產(chǎn)生發(fā)熱作用，使用紅外測溫儀器在太陽下山2h后進行檢測，易于發(fā)現(xiàn)其溫升缺陷。

3.2　復合絕緣子

復合絕緣子使用耐電材料制作的聚合物芯棒，在超過其耐受電場強度的電蝕作用下，不可避免地發(fā)生電介質(zhì)擊穿。每當聚合物具有足夠的介電損耗或電導損耗，由于溫度上升增加了電導率，其就存在由熱效應導致?lián)舸┑目赡苄?。交流電場中多個松弛過程所產(chǎn)生的熱，預示了其熱效應，紅外測溫作業(yè)在這一階段對設(shè)備的及時檢測，對預見失控受熱條件的突然開始尤為重要。

3.3　無間隙避雷器

無間隙避雷器的閥片具有非線性、均一性差的特點，運行一段時間后，在閥片劣化作用下易使電壓分布不均，造成阻性電流與功耗增加，因荷電率增高，負擔加重，導致老化速度進一步加快，最終使整套避雷器發(fā)熱崩潰。閥片劣化失效使得泄漏電流上升，內(nèi)部放電作用會導致氣體壓力與溫度上升，能否在該階段運用紅外檢測技術(shù)及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，是有效避免避雷器本體擊穿的關(guān)鍵所在。

黃立又來電話了。我說黃領(lǐng)導，有何吩咐？黃立說，有個重要的事情要告訴你。我的心一下提到了嗓子眼。黃立說，你們的訂單不能發(fā)了。我忙問怎么回事？黃立說，今天江老板找我了，說林老板找了他，要求中汕廠立即停止給景花廠訂單。我和阿花都吃了一驚，中汕廠現(xiàn)在是景花廠最大的客戶，一旦停發(fā)了，后果不堪設(shè)想。林強信這個王八蛋！阿花氣乎乎地說，我要去會會中汕廠的老板。

4　基于紅外測溫技術(shù)的高效運維策略

4.1　與特殊運行方式的關(guān)聯(lián)

迎峰度夏或電網(wǎng)處于N-1運行方式期間，在運線路承載較平時更高的負荷電流，當負荷程度達到滿負荷的80%以上，應在可預期的重負荷到來前，對線路全線的重點連接部位進行紅外測溫。對正常運行的500kV線路連接器及重要的220kV架空線路的重要連接器，應在每年迎峰度夏前進行一次檢測。對于老舊、運行環(huán)境差，或存在固有缺陷的線路，在重負荷運行期間，應適當增加紅外測溫作業(yè)的頻次與樣本數(shù)。表1為不同負荷運行期間對某線路#246塔A相耐張線夾的測溫數(shù)據(jù)。

4.2　對新投運線路的管控

新投運的線路由于安裝工藝、壓接工藝等環(huán)節(jié)的影響，導線受壓后易于在高長金屬物體雙股形原理的作用下，在連接器附近出現(xiàn)散股。散股后導線的基本結(jié)構(gòu)受到破壞，容易出現(xiàn)局部過熱的現(xiàn)象。同時，連接頭中也可能存在不良連接，導致接觸處電阻率升高，從而造成溫度較其他部位偏高的過熱缺陷。通常新投運線路要求運維單位在投運的一個月內(nèi)進行一次全線重點連接部位的測溫。

表1　某線路#246塔A相耐張線夾在不同負荷時的測溫數(shù)據(jù)

4.3　后續(xù)的缺陷管理

電流致熱設(shè)備在被紅外測溫作業(yè)確定其缺陷狀況后，應持續(xù)關(guān)注其缺陷發(fā)展狀態(tài)，視其缺陷級別及具體情況確定是否降低負荷電流進行事故規(guī)避，并盡快安排停電檢修進行消缺。電壓致熱的設(shè)備應立即降低負荷電流，并安排其他測試手段進一步確定缺陷具體位置及性質(zhì)，待性質(zhì)得到確認后，立即安排消缺。

5　結(jié)束語

紅外測溫技術(shù)隨著電子技術(shù)的日趨完善，已逐漸與輸電線路高效運維策略相融合，運用紅外測溫技術(shù)拓展運維思路，創(chuàng)新更靈活有效的運維策略，完善線路安穩(wěn)運行條件是時代發(fā)展的需求。運用紅外測溫技術(shù)對線路設(shè)備進行檢測，實現(xiàn)了非接觸式測量，體現(xiàn)了遙測技術(shù)的理念，其靈敏度高、覆蓋面大、用途廣泛的特點很好地運用到了設(shè)備全生命周期管控的思路中，與設(shè)備風險管控原則及線路運維的先進理念相符合。基于紅外測溫技術(shù)的線路運維方式方法在未來將會具有越來越大的優(yōu)勢。