淺談變電設備運行維護中紅外線診斷技術的應用

鄧旭嶸

摘要：近幾年來，隨著我國經(jīng)濟水平的持續(xù)提升，我國的用電量也在不斷的提升。對以往數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，我國當前用電量提升的幅度在15%左右。持續(xù)提升的用電量需要有輸變電設備為其提供可靠穩(wěn)定的運行保障。

關鍵詞：變電設備;運行維護;紅外線診斷技術;應用

引言

利用紅外線技術來診斷變電設備故障已經(jīng)成為目前一項快捷而簡單的在線監(jiān)測技術。另外，利用紅外線診斷技術不需要停電，也不需要接觸，擁有直觀、可靠、安全等諸多優(yōu)點，并且也可以在最短的時間內(nèi)診斷出變電設備存在的缺陷和故障，這樣就可以滿足變電設備安全運行的要求，同時在改革變電設備檢修制度的時候也可以發(fā)揮積極作用。

1紅外診斷技術介紹

1.1紅外診斷技術的原理

在現(xiàn)實生活中，任何物體都在時刻發(fā)出紅外輻射，且物體熱量越高、能量越大，所散發(fā)出的紅外輻射能量也隨之升高。紅外輻射強度可以代表測量物體表面的溫度分布，在電力工程中，輸變電設備作為紅外線輻射的發(fā)射源，在正常工作時，紅外線輻射量不會出現(xiàn)明顯的增減，而當設備出現(xiàn)異常時，會出現(xiàn)紅外線的異常輻射。正是基于這一現(xiàn)象，使用傳感器將輸變電設備產(chǎn)生的紅外線信號進行收集，通過計算機系統(tǒng)整理后，以直觀數(shù)據(jù)或圖表的形式進行輸出，使維修人員可以在不對設備進行拆解的情況下，第一時間找到故障發(fā)生點，采取對應措施。線路發(fā)熱量計算公式為：P=KfI2R式中P代表的是熱功率;K代表的是損耗的系數(shù);I表示的是電流值;R代表的是導體直流電阻的數(shù)值;f為附加損耗系數(shù)。當P值發(fā)生顯著波動時，即可代表對應區(qū)域存在異常。由公式可知，輸變電設備熱功率與線路電阻成正比，而在實際情況下，輸變電設備一旦出現(xiàn)問題，一般都會伴隨系統(tǒng)阻值的改變，紅外診斷技術正是利用這一原理，當輸變電設備出現(xiàn)局部紅外輻射異常后，即可判斷此處電阻值發(fā)生異常改變，從而對故障位置進行判斷。

1.2紅外診斷技術的特點

紅外診斷技術作為一項新型的診斷技術，現(xiàn)在已經(jīng)在一定范圍內(nèi)開始應用，這項技術具有以下特點：（1）非接觸性。紅外診斷技術采用便攜式紅外線傳感器，對輸變電設備發(fā)出的紅外輻射進行收集，采樣距離最大可達到50米，無需維護人員接觸輸變電設備，無需對輸變電設備進行拆解，即可找出故障點，非接觸的特點保障了維護人員的安全，盡可能少的拆解也提升了維修、檢查的效率。（2）直觀性強。紅外診斷技術將傳感器采集到的紅外線輻射信號通過計算機系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可以直觀讀取的圖形，通過圖形中的溫度分布，即可迅速定位故障發(fā)生位置，紅外診斷技術直觀性強的特點大大提升了檢測效率，降低了故障排查難度和工作量。

2輸變電系統(tǒng)常見熱故障

2.1內(nèi)部故障介紹

內(nèi)部故障一般出現(xiàn)在短路故障的時候，短路故障一般會導致設備產(chǎn)生局部電流量提升的問題，導致溫度的不斷升高，在對產(chǎn)生的故障進行檢修過程中，設備的溫度會有不同程度的提高。產(chǎn)生短路故障的情況下設備還會斷電，在把電流全部切斷之后，設備自身會因為受到之前運行溫度的影響產(chǎn)生局部以及整體降溫的情況。因此在對內(nèi)部故障給予相關檢測的時候，因為紅外線對設備自身的殼體和結(jié)緣介質(zhì)產(chǎn)生的穿透力并不是很大，所以其產(chǎn)生的熱量主要的形式為熱對流和熱傳導，通過這樣的方式完成熱量的發(fā)散，這種情況其本身并不會產(chǎn)生熱輻射，因此這種情況下如果采取紅外診斷技術就不能夠精確地完成對設備問題有效分辨與判斷，如果想要確認故障的問題需要采取更為適合的檢測手段。

2.2外部故障介紹

外部故障產(chǎn)生的主要原因是輸電線路在使用過程中受到電力系統(tǒng)問題的影響，和內(nèi)部故障相比外部故障的比例相對較大，在10起故障中可能有9起故障都是因為外部因素而導致的，外部故障的主要原因被分成了下述幾種類型：（1）點與點的接觸點出現(xiàn)問題。因為線路彼此之間的接頭是目前電力系統(tǒng)故障相對頻繁的一個位置，主要表現(xiàn)在線路內(nèi)阻出現(xiàn)異常。如果不是持續(xù)的斷路，那么點和點之間接觸的位置其產(chǎn)生的紅外線輻射量保持在一個穩(wěn)定數(shù)值。但是其附近的數(shù)值則會產(chǎn)生異常波動，但是上限值一般來講并不是很高，并且內(nèi)阻異常提升則會導致觸點位置的紅外線輻射量過度提升，并且還會產(chǎn)生較多的熱量。（2）絕緣材料受到不同程度的損壞。在輸變電設備運行與使用的過程中，會受到實際使用時間的影響而不斷的老化，這種情況下設備表面使用的絕緣材料會因為受熱等問題而出現(xiàn)問題，一旦使用的材料受到破壞那么則會為日后的使用帶來安全隱患。

3變電站設備運行維護中的紅外診斷技術的應用

3.1早期故障的診斷

利用紅外測溫技術對電力系統(tǒng)變電站設備進行早期故障診斷是電力企業(yè)的研究和應用方向，符合電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。這樣，變電站設備的預防性試驗就可以發(fā)展成為設備的預防性維修。電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和電力系統(tǒng)的可靠運行對電力系統(tǒng)具有重要意義。目前，隨著科學技術的飛速發(fā)展，科學技術在電力領域的應用越來越廣泛。紅外狀態(tài)監(jiān)測技術和紅外診斷技術能夠有效地監(jiān)測和診斷變電站設備故障的所有缺陷。其優(yōu)點是距離遠、無采樣、無接觸、無倒塌，而且能直接、快速地診斷出變電站設備的早期故障。

3.2設備遠程檢測

采用紅外測溫技術的另一個優(yōu)點是可以實現(xiàn)對運行設備的遠程檢測。通過現(xiàn)場的溫度監(jiān)測和數(shù)據(jù)處理分析的操作設備，可以實現(xiàn)遠程和及時的檢測和分析內(nèi)部和外部故障的設備，可以找到問題的根源，可以采用有效的和有針對性的措施來解決問題，以確保電網(wǎng)安全性和有效率運行。

3.3紅外溫度記錄

紅外溫度記錄方法主要采用熱像儀對變電站設備進行檢測，主要被應用在變電站設備運行狀態(tài)測試、設備性能測試。紅外溫度記錄法靈敏度高，能夠有效的防止電磁場的干擾，在實際應用中效果明顯。同時，紅外測溫技術的使用范圍十分的廣，為了準確診斷變電站設備的故障，可以在-2000～20c之間以0.05℃的分辨率對變電站設備進行檢測和排除，便于采取有效的措施加以處理。

3.4電力變壓器

作為變電站的主要設備，為了保證電力變壓器的正常運行，通過對變壓器元件熱圖像檢測的比較，可以找到主變壓器套管和套管泄漏等問題，在檢測中可以檢測到以下故障：高壓套管的介電損耗過大：為了防止套管體發(fā)熱、主變壓器體發(fā)熱和高溫背景的影響，還應注意調(diào)整觀測角度和背景。漏磁屏蔽局部發(fā)熱：主變壓器漏磁屏蔽不良，導致屏蔽過熱。其他部位的油位異常：許多金屬容器液位能夠正確反應，如油枕的油位。

3.5斷路器

斷路器是變電站的一種主要設備。斷路器的檢測干擾較小，大多數(shù)斷路器結(jié)構(gòu)簡單，容易檢測故障，檢測結(jié)果的準確性高?？蓹z測故障的類型是：斷路器故障：它是由零件金屬表面的熱量引起的。其鐵芯或一次線圈出現(xiàn)問題也可能導致斷路器故障。接觸不良引起的發(fā)熱：陶瓷襯套相關金屬處發(fā)熱的現(xiàn)象，可能是由于靜態(tài)和動態(tài)接觸與中間觸頭接觸不充分造成的。

結(jié)語

在變電設備故障診斷中，紅外線診斷技術是一種非常有效的方式，這一技術的使用需要配合維修人員做好設備異常的具體診斷，這樣才可以準確、及時的找到故障的位置與故障出現(xiàn)的具體情況，以便維修人員可以針對故障做好相對應的處理，極大限度的控制變電設備故障發(fā)生率，確保設備可以安全、持續(xù)的運行下去。

參考文獻：

[1]唐銘.紅外診斷技術在變電設備故障診斷中的應用解析[J].通訊世界，2019（02）：84-85.

[2]陳寶怡.紅外診斷技術在高壓斷路器內(nèi)部發(fā)熱故障中的應用[J].高壓電器，2020（05）：92-95，99.

[3]羅軍川.電氣設備紅外診斷技術及在四川電網(wǎng)的應用研究[D].重慶：重慶大學，2020.