關(guān)于紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用研究

林 海

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)不僅具有非常高的普查效率，而且還具有較好的靈敏性、可靠性以及安全性等優(yōu)勢(shì)，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用可以清晰顯示變電運(yùn)行中的故障部位及其嚴(yán)重程度。因此，在變電運(yùn)行故障檢測(cè)中，電力企業(yè)一定要加強(qiáng)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，確保變電運(yùn)行安全穩(wěn)定。

1 紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)概述

紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)就是根據(jù)物體的紅外輻射原理來(lái)進(jìn)行變電運(yùn)行過(guò)程中相應(yīng)設(shè)備溫度監(jiān)控和測(cè)量的一種技術(shù)。不同物質(zhì)組成元素不同，具備不同的原子和分子結(jié)構(gòu)，這也是不同物質(zhì)存在不同性質(zhì)的根本原因。在物質(zhì)內(nèi)部，原子和分子都以一定的規(guī)律高速運(yùn)行，而其運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量會(huì)形成輻射，紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)就是對(duì)這些輻射熱量進(jìn)行檢測(cè)[1-4]。將該技術(shù)應(yīng)用到變電運(yùn)行中，可以通過(guò)設(shè)備溫度檢測(cè)的方式對(duì)其具體運(yùn)行狀態(tài)做出科學(xué)判斷，以此來(lái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)備異常情況，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生。電力運(yùn)行故障檢測(cè)中的紅外線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 電力運(yùn)行故障檢測(cè)中的紅外線(xiàn)測(cè)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電站運(yùn)行中的應(yīng)用

2.1 通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)隔離開(kāi)關(guān)發(fā)熱故障

在變電運(yùn)行中，隔離開(kāi)關(guān)屬于一種常見(jiàn)且關(guān)鍵的變電設(shè)備。因?yàn)榇祟?lèi)設(shè)備直接和空氣接觸，所以在長(zhǎng)期應(yīng)用后便很容易被空氣氧化。同時(shí)在長(zhǎng)時(shí)間的頻繁應(yīng)用中，設(shè)備也會(huì)存在一定程度的磨損，進(jìn)而給變電運(yùn)行帶來(lái)比較嚴(yán)重的安全隱患。而將紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用到隔離開(kāi)關(guān)的故障檢測(cè)中，可以通過(guò)對(duì)其發(fā)熱情況的檢測(cè)來(lái)明確故障。例如在通過(guò)該技術(shù)對(duì)某220 kV變電站進(jìn)行隔離開(kāi)關(guān)日常檢測(cè)的過(guò)程中，運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)A相溫度最高是110 ℃，B相和C相溫度都是54 ℃，變電站環(huán)境溫度是32 ℃，最高溫度出現(xiàn)在動(dòng)靜觸頭相結(jié)合的位置，由此可初步判斷該發(fā)熱故障為觸頭接觸不良。經(jīng)停電檢修發(fā)現(xiàn)，觸頭表面已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重氧化，進(jìn)而增加了觸頭電阻，導(dǎo)致隔離開(kāi)關(guān)過(guò)熱。在對(duì)觸頭進(jìn)行銹蝕清理或更換后，隔離開(kāi)關(guān)過(guò)熱情況立即消除，設(shè)備運(yùn)行也再次恢復(fù)正常。

2.2 通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)金屬線(xiàn)夾發(fā)熱故障

在金屬線(xiàn)夾長(zhǎng)時(shí)間氧化反應(yīng)后，其接觸電阻便會(huì)增加，進(jìn)而出現(xiàn)局部電流過(guò)熱的情況，線(xiàn)夾溫度也將異常升高，這種情況會(huì)給變電運(yùn)行帶來(lái)很大的安全隱患。為防止不必要的安全事故發(fā)生，技術(shù)人員應(yīng)通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)。例如在對(duì)某220 kV變電站中的金屬線(xiàn)夾進(jìn)行紅外線(xiàn)測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)A相溫度是24 ℃，B相溫度是23.8 ℃，而C相溫度是32 ℃，明顯高于另外兩相。經(jīng)停電檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該相金屬線(xiàn)夾接線(xiàn)螺絲出現(xiàn)了嚴(yán)重銹蝕，經(jīng)電阻儀測(cè)試發(fā)現(xiàn)其電阻比另外兩處的電阻高出許多，由此可判斷此處發(fā)熱情況是因?yàn)榻饘倬€(xiàn)夾連接板位置的接觸電阻變大而導(dǎo)致的局部電流發(fā)熱。在處理好金屬架線(xiàn)接線(xiàn)板位置的螺絲并將導(dǎo)電膏更換之后，設(shè)備溫度恢復(fù)正常，設(shè)備運(yùn)行也恢復(fù)正常。

2.3 通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)高壓套管故障

在高壓套管的應(yīng)用中，自身材質(zhì)、工藝結(jié)構(gòu)或外部環(huán)境等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，尤其是瞬間短路或負(fù)荷電流過(guò)大都會(huì)使其出現(xiàn)故障，進(jìn)而導(dǎo)致電力事故發(fā)生[5-7]。為實(shí)現(xiàn)對(duì)此類(lèi)電力事故的有效預(yù)防，電力企業(yè)需要借助紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)來(lái)進(jìn)行故障檢測(cè)。例如在某220 kV變電站的變電設(shè)備紅外線(xiàn)測(cè)溫巡檢中，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變中的B相高壓套管頂端油位比主變自身低很多，經(jīng)紅外線(xiàn)測(cè)溫成像檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其上層溫度與下層溫度相差4 ℃。在對(duì)其高壓套管測(cè)試的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)B相溫度比A相和C相高出很多，在套管二分之一位置出現(xiàn)了顯著斷層現(xiàn)象，且外部無(wú)漏油現(xiàn)象，故判斷漏油問(wèn)題發(fā)生在套管內(nèi)部。在將B相套管拆卸檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部存在幾道明顯裂紋，油液在裂紋位置不斷滲出。在對(duì)該套管內(nèi)部結(jié)構(gòu)更換之后，其上下層溫差消失，設(shè)備運(yùn)行恢復(fù)正常。

2.4 通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)環(huán)氧樹(shù)脂注射型CT內(nèi)部缺陷

在變電站中，CT是一項(xiàng)典型設(shè)備，其中的絕緣材料是環(huán)氧樹(shù)脂。這種材料具有良好的介電強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度、黏合性、耐老化性以及防潮性等，在變電站CT中應(yīng)用廣泛。但是在環(huán)氧樹(shù)脂固化后，其質(zhì)地較脆、容易開(kāi)裂、抗沖擊性以及抗低溫性都較差，很容易產(chǎn)生各種缺陷，進(jìn)而對(duì)變電運(yùn)行造成不利影響。而借助紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)可以對(duì)其內(nèi)部缺陷進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)，通過(guò)圖譜中的溫度分布情況直觀判斷CT內(nèi)部缺陷。例如在某220 kV變電站的定期紅外線(xiàn)測(cè)溫巡檢中，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)環(huán)氧樹(shù)脂注射型CT中的C相溫度升高，經(jīng)紅外線(xiàn)測(cè)溫圖譜研究發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)本體的最高溫度可達(dá)76.5 ℃，而正常相位置的溫度僅為22.3 ℃，變電站環(huán)境溫度是17 ℃。經(jīng)相應(yīng)的計(jì)算可知，該CT存在重大缺陷。在停電檢查中發(fā)現(xiàn)，該CT中的C相絕緣裂紋情況十分嚴(yán)重。在對(duì)損壞部件進(jìn)行更換之后，C相位置的本體溫度恢復(fù)正常，設(shè)備運(yùn)行也恢復(fù)正常。

2.5 通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行開(kāi)關(guān)柜故障檢測(cè)

在變電運(yùn)行過(guò)程中，高壓開(kāi)關(guān)柜是一項(xiàng)重要裝置，它可以對(duì)電氣設(shè)備起到有效的安全保障作用。但是在開(kāi)關(guān)柜的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中，其中的設(shè)備和元件會(huì)在各種因素的影響下出現(xiàn)過(guò)熱問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)正常供配電造成不利影響，而且還存在很大程度的安全隱患。因此，在具體的變電運(yùn)行過(guò)程中，電力企業(yè)需通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)來(lái)做好開(kāi)關(guān)柜過(guò)熱檢測(cè)工作。在此過(guò)程中，技術(shù)人員可以將無(wú)源無(wú)線(xiàn)檢測(cè)點(diǎn)設(shè)置在高壓開(kāi)關(guān)柜中的母排、變壓器或斷路器進(jìn)出線(xiàn)接點(diǎn)、斷路器靜觸頭或動(dòng)觸頭、電纜接頭以及戶(hù)外刀閘等位置，并在檢測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行紅外線(xiàn)溫度傳感器的設(shè)置[8-10]。開(kāi)關(guān)柜無(wú)源無(wú)線(xiàn)紅外線(xiàn)測(cè)溫原理如圖2所示。

圖2 開(kāi)關(guān)柜無(wú)源無(wú)線(xiàn)紅外線(xiàn)測(cè)溫原理

在某220 kV變電站的紅外線(xiàn)測(cè)溫巡檢過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，1號(hào)開(kāi)關(guān)柜戶(hù)外的某一刀閘位置出現(xiàn)了明顯的升溫現(xiàn)象，其溫度達(dá)到81.6 ℃，超出允許范圍（75 ℃），其他位置的溫度未出現(xiàn)異常，由此可見(jiàn)判斷該刀閘出現(xiàn)了故障。經(jīng)停電檢查發(fā)現(xiàn)，該刀閘位置的高溫是刀閘接觸不良所致。在對(duì)其進(jìn)行處理之后，刀閘位置過(guò)熱問(wèn)題得以有效解決，刀閘可恢復(fù)正常使用。

3 紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)結(jié)合機(jī)器人的應(yīng)用展望

隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)也在不斷更新完善，而且基于紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)的變電運(yùn)行檢測(cè)也實(shí)現(xiàn)了不斷優(yōu)化。就目前來(lái)看，通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，可以有效提升變電故障檢測(cè)的效率與準(zhǔn)確性，同時(shí)也可以顯著減少變電檢測(cè)中的人力資源配置。在完成檢測(cè)后，對(duì)于相應(yīng)的變電運(yùn)行故障大多都需要技術(shù)人員進(jìn)行人工維修，這種檢修模式存在維修效率不高、人為因素影響較大以及安全性較低的問(wèn)題?；诖?，在紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃中，可考慮將其與機(jī)器人變電運(yùn)行故障檢修進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，先通過(guò)紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行變電運(yùn)行故障檢測(cè)，再通過(guò)機(jī)器人來(lái)維修相應(yīng)的故障。這樣不僅可以最大化節(jié)約電力運(yùn)行故障檢修中的人力資源，而且還可以有效提升檢修效率與質(zhì)量，避免人為因素對(duì)維修產(chǎn)生不利影響，最大限度確保變電運(yùn)行檢修的安全性。

4 結(jié) 論

綜上所述，在當(dāng)今的變電運(yùn)行檢修工作中，紅外線(xiàn)測(cè)溫技術(shù)發(fā)揮著非常強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。使用該技術(shù)來(lái)進(jìn)行變電運(yùn)行故障檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)效率與質(zhì)量的顯著提升，進(jìn)而為變電運(yùn)行故障的維修處理提供充足的時(shí)間與科學(xué)依據(jù)。在該技術(shù)的后續(xù)發(fā)展過(guò)程中，相關(guān)專(zhuān)家學(xué)者可以對(duì)其與機(jī)器人變電運(yùn)行故障檢修技術(shù)的結(jié)合進(jìn)行深入研究，以此來(lái)充分發(fā)揮這兩種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)電力行業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。