直升機(jī)紅外技術(shù)在復(fù)合絕緣子檢測(cè)中的應(yīng)用與研究

周 佳 徐建海 李 瑋 特木耳

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司航檢中心，內(nèi)蒙古呼和浩特010080）

0 引言

為了確保架空輸電線路的正常運(yùn)營，減少復(fù)合絕緣子損壞對(duì)線路運(yùn)營的影響，做好復(fù)合絕緣子的檢測(cè)工作至關(guān)重要。復(fù)合絕緣子由于在防污閃性能的突出表現(xiàn)，在架空輸電線路上得到了廣泛應(yīng)用，其運(yùn)行性能與整個(gè)輸電線路的安全運(yùn)行密切相關(guān)。復(fù)合絕緣子全稱為“硅膠復(fù)合絕緣子”，由玻璃纖維環(huán)氧樹脂引拔棒、硅橡膠傘裙、金具三部分組成。相比于瓷質(zhì)與玻璃材質(zhì)絕緣子，復(fù)合絕緣子具有體積小、重量輕、防震、抗沖擊能力強(qiáng)、無需人工清掃等特點(diǎn)，可為輸電線路的安全運(yùn)行提供保障。我國高壓輸電線路架設(shè)基本都是采用架空的形式，雖然這種方式具有很大的優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的弊端。根據(jù)設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行時(shí)間超過10年的復(fù)合絕緣子進(jìn)入老化期，芯棒老化脆斷的事故時(shí)有發(fā)生，因此，針對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行檢測(cè)是保證電網(wǎng)供電可靠性的重要途徑。

本文通過將直升機(jī)紅外技術(shù)應(yīng)用在復(fù)合絕緣子的檢測(cè)中，提出一種基于直升機(jī)紅外技術(shù)的新型復(fù)合絕緣子檢測(cè)方法。直升機(jī)紅外技術(shù)具有高速、高精度、反應(yīng)快、數(shù)據(jù)可靠、受地域及地形影響小等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)今電網(wǎng)廣泛運(yùn)用的巡檢技術(shù)。因此，通過直升機(jī)紅外技術(shù)對(duì)復(fù)合絕緣子溫度進(jìn)行準(zhǔn)確快速檢測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)其中存在的質(zhì)量缺陷，是保障輸電線路運(yùn)行可靠的重要手段。

1 基于直升機(jī)紅外技術(shù)的復(fù)合絕緣子檢測(cè)方法

1.1 采集復(fù)合絕緣子紅外熱圖

本文通過基于直升機(jī)紅外技術(shù)設(shè)計(jì)的直升機(jī)搭載制冷型紅外探測(cè)器，對(duì)復(fù)合絕緣子進(jìn)行拍照。利用操作手柄點(diǎn)擊紅外模式（IR）切換紅外熱成像模式，并采用8～9 μm波段制冷型熱像儀提高直升機(jī)搭載制冷型紅外探測(cè)器的抗干擾能力，可以滿足遠(yuǎn)距離檢測(cè)輸電線路復(fù)合絕緣子的需要。直升機(jī)紅外技術(shù)可以計(jì)量收到的熱輻射信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后經(jīng)過處理轉(zhuǎn)變成溫度信息以及圖像?；谥鄙龣C(jī)紅外技術(shù)所拍的復(fù)合絕緣子圖片，工作人員應(yīng)記錄對(duì)應(yīng)的桿塔塔號(hào)和絕緣子所在相序位置，在直升機(jī)到達(dá)指定機(jī)位后，懸停減速確定角度及拍攝位置。利用直升機(jī)紅外技術(shù)在一定范圍內(nèi)采集復(fù)合絕緣子紅外熱圖，將檢測(cè)結(jié)果以圖片形式保存。采集到的復(fù)合絕緣子紅外熱圖像上面的不同顏色代表被測(cè)物體的不同溫度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行溫度分析。

1.2 分析處理紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)

將采集到的復(fù)合絕緣子紅外熱圖導(dǎo)入數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，查找復(fù)合絕緣子紅外熱缺陷，通過分析處理紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)處理的精度。通過紅外熱圖分析軟件對(duì)缺陷做出判斷，其判斷原理可以用工程應(yīng)用方程式來表達(dá)，如式（1）所示。

式中：Lm為缺陷定性水平數(shù)值；ε為被測(cè)復(fù)合絕緣子的輻射率；L（T1）為復(fù)合絕緣子黑體輻射相應(yīng)的數(shù)值水平；L（Th）為復(fù)合絕緣子黑體輻射在背景溫度下的對(duì)應(yīng)數(shù)值水平。

通過式（1）可以得出復(fù)合絕緣子的缺陷定性水平數(shù)值，從而判斷復(fù)合絕緣子的缺陷情況。

根據(jù)計(jì)算得出的復(fù)合絕緣子的缺陷情況，建立復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)圖庫。復(fù)合絕緣子紅外熱圖檔案庫可針對(duì)復(fù)合絕緣子的缺陷情況，分為一般缺陷、嚴(yán)重缺陷以及危急缺陷。一般缺陷的判別方法：Lm不超過20，設(shè)備存在過熱，有一定溫差，溫度場分布有一定梯度，但不會(huì)引起事故。針對(duì)一般缺陷要求記錄在案，注意觀察其缺陷的發(fā)展趨勢(shì)，利用停電檢修機(jī)會(huì)，有計(jì)劃地安排試驗(yàn)檢修以消除缺陷。嚴(yán)重缺陷的判別方法：Lm在20～60，設(shè)備過熱，程度較重，溫度場分布梯度較大，溫差較大，應(yīng)盡快安排處理。對(duì)電流致熱型設(shè)備，應(yīng)采取必要的措施，如加強(qiáng)檢測(cè)等，必要時(shí)降低負(fù)荷電流；對(duì)電壓致熱型設(shè)備，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并安排其他測(cè)試手段，等到缺陷性質(zhì)完全確認(rèn)后，立即采取措施消缺。危急缺陷的判別方法：Lm超過60，設(shè)備最高溫度超過《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》規(guī)定的最高允許溫度，應(yīng)立即安排處理。對(duì)電流致熱型設(shè)備，應(yīng)立即降低負(fù)荷電流或立即消缺；對(duì)電壓致熱型設(shè)備，當(dāng)缺陷明顯時(shí)，應(yīng)立即消缺或退出運(yùn)行，如有必要，可安排其他試驗(yàn)手段，進(jìn)一步確定缺陷性質(zhì)。通過長期的檢測(cè)，按照復(fù)合絕緣子的缺陷情況建立復(fù)合絕緣子紅外熱圖檔案庫，為不同階段、不同缺陷程度的檢測(cè)提供歷史參考數(shù)據(jù)。

1.3 生成復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)報(bào)告

通過紅外熱圖分析軟件對(duì)缺陷做出判斷，建立復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)圖庫；針對(duì)復(fù)合絕緣子紅外熱圖檔案庫處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，可生成完整的復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)報(bào)告，完成對(duì)復(fù)合絕緣子的檢測(cè)。復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)報(bào)告包括：線路名稱、桿塔號(hào)、線路長度、檢測(cè)時(shí)間、測(cè)溫部位、輻射系數(shù)、測(cè)量距離、最高溫度、最低溫度、大氣溫度以及相對(duì)溫差，通過復(fù)合絕緣子紅外檢測(cè)報(bào)告中顯示的具體數(shù)據(jù)，完成對(duì)復(fù)合絕緣子的檢測(cè)。

2 實(shí)例分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

地面巡視3 h可巡視桿塔約為10基，且方式僅為遠(yuǎn)距離可見光觀測(cè)，而直升機(jī)巡視3 h可以達(dá)到70基以上，因此，本次實(shí)驗(yàn)選取某復(fù)合絕緣子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，安排3名作業(yè)人員，分別擔(dān)任直升機(jī)機(jī)長、紅外航檢員以及可見光航檢員。對(duì)投運(yùn)時(shí)間為7～8年的復(fù)合絕緣子進(jìn)行紅外熱圖采集拍照、檢測(cè)。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為測(cè)試采用直升機(jī)紅外技術(shù)的復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率，若復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率越高，表明該檢測(cè)方法的檢測(cè)性能越強(qiáng)。分別使用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法以及本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，設(shè)置傳統(tǒng)的檢測(cè)方法為對(duì)照組，本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法為實(shí)驗(yàn)組。針對(duì)得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，從而判斷檢測(cè)效果更好的檢測(cè)方法。根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，將兩種檢測(cè)方法下得到的復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率進(jìn)行對(duì)比，整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖1所示。

圖1 復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率對(duì)比圖

通過圖1可得出如下結(jié)論：本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法在相同的檢測(cè)線路中，復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率可達(dá)100%，遠(yuǎn)高于常規(guī)實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，檢測(cè)效果更好，能夠提高復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率，說明所設(shè)計(jì)的檢測(cè)方法可以滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語

直升機(jī)紅外技術(shù)在復(fù)合絕緣子檢測(cè)中的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法對(duì)復(fù)合絕緣子檢測(cè)時(shí)覆蓋率低、檢測(cè)精度不高的問題，有效提高了復(fù)合絕緣子檢測(cè)覆蓋率，檢測(cè)效果更好，在類似項(xiàng)目中可進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。