紅外熱像儀在燃機(jī)電廠主變運(yùn)維中的應(yīng)用

石煥江 朱怡良 李志偉 倪慧葉 張騎虎

摘要：電力變壓器是發(fā)電廠的重要電氣設(shè)備之一，利用電磁感應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)電能傳遞和電壓轉(zhuǎn)換。根據(jù)功能和用途的不同，發(fā)電廠的電力變壓器可以分為：主變壓器、啟動(dòng)備用變壓器、高壓廠用變壓器、低壓廠用變壓器等。其中主變壓器容量大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其安全與穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)發(fā)電和輸配電都起著舉足輕重的作用。

關(guān)鍵詞：燃機(jī)電廠;主變壓器;紅外熱像儀;發(fā)熱;精密診斷

引言

在發(fā)電廠升壓站及其他高壓設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，故障部位會(huì)伴隨表現(xiàn)出熱狀態(tài)異?，F(xiàn)象，而紅外故障檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的表面溫度變化情況以及熱量分布的實(shí)時(shí)獲取，可對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)紅外熱成像技術(shù)具有非接觸式紅外診斷的特點(diǎn)，使得紅外熱成像技術(shù)在應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備熱故障檢測(cè)時(shí)具有更高效、更方便、更準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。因此紅外成像技術(shù)在電力系統(tǒng)得到廣泛使用，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員是否能夠準(zhǔn)確判斷變壓器運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)變壓器狀態(tài)檢修策略的制定有著重要意義。

1紅外熱像儀的原理和優(yōu)點(diǎn)

溫度高于絕對(duì)零度（-273℃）的任何物體，其原子、分子都在不斷地?zé)徇\(yùn)動(dòng)，并以電磁波的形式向周圍空間輻射能量，稱之為熱輻射。物體的溫度在1000℃以下時(shí)，熱輻射最強(qiáng)的是紅外輻射。物體的紅外輻射能量大小與它的表面溫度關(guān)系十分密切，所以，通過對(duì)物體紅外輻射的測(cè)量，能準(zhǔn)確地測(cè)出物體表面的溫度和溫度場(chǎng)分布。紅外測(cè)溫儀器主要有紅外熱像儀、紅外熱電視和紅外測(cè)溫儀。普通的紅外測(cè)溫儀受光學(xué)系統(tǒng)的限制，其光學(xué)分辨率較小，只有單點(diǎn)測(cè)量功能，測(cè)量的是一個(gè)較小圓形區(qū)域內(nèi)的平均溫度，無法實(shí)現(xiàn)大面積的整體測(cè)溫，這樣就會(huì)造成較小溫度異常點(diǎn)的漏檢，存在安全隱患。而紅外熱像儀能夠捕獲測(cè)量區(qū)域內(nèi)一個(gè)面的整體溫度分布，實(shí)時(shí)產(chǎn)生紅外熱像圖，快速發(fā)現(xiàn)高溫、低溫點(diǎn)，并對(duì)熱像圖進(jìn)行存儲(chǔ)和注釋，從而避免漏檢。紅外熱像儀由紅外探測(cè)器、信號(hào)處理器、監(jiān)視器和光學(xué)成像系統(tǒng)等組成，可將肉眼不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見的紅外熱像圖。探測(cè)器接受被測(cè)物體的紅外輻射能量，轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)放大處理后再轉(zhuǎn)換成我們能在監(jiān)視器上看到的紅外熱像圖。該熱像圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，實(shí)質(zhì)上是被測(cè)物體紅外輻射的熱像分布圖。紅外成像測(cè)溫在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)中有著無比的優(yōu)越性，具有帶電非接觸檢測(cè)、掃描范圍廣、檢測(cè)距離遠(yuǎn)、檢測(cè)精度高且快速直觀等優(yōu)點(diǎn)，其中部分優(yōu)點(diǎn)是預(yù)防性試驗(yàn)所不具備的。紅外熱像儀適用于具有電流、電壓致熱型的各電壓等級(jí)設(shè)備，包括電機(jī)、變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、套管、避雷器、電力電纜、母線、絕緣子、低壓電器及二次回路等。通過對(duì)電氣設(shè)備表面溫度及溫度場(chǎng)的檢測(cè)，在故障發(fā)生初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提高設(shè)備可靠性。

2電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的原因

一般來說，正在運(yùn)行的電氣設(shè)備在電氣作用下會(huì)過熱，這對(duì)設(shè)備的檢測(cè)和維修起著重要作用。電氣設(shè)備產(chǎn)生的熱量是由高電壓引起的熱量。當(dāng)企業(yè)中的電氣設(shè)備出現(xiàn)故障或故障時(shí)，某些地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)溫度差異，影響電氣設(shè)備的運(yùn)行。如果不及時(shí)遏制這些現(xiàn)象，可能會(huì)出現(xiàn)許多安全風(fēng)險(xiǎn)。電氣設(shè)備有兩種干擾：外部和內(nèi)部熱量。外部熱故障是由過熱的電氣設(shè)備引起的，該設(shè)備使紅外輻射在所有方向停止。這會(huì)導(dǎo)致暴露端口和端口出現(xiàn)一些缺陷，這些缺陷在紅外會(huì)話中顯示為熱點(diǎn)分布相對(duì)均勻。因此，您可以查看受影響設(shè)備的熱量摘要，以確定是否存在本地?zé)崃繂栴}。然后，您可以使用溫度圖表準(zhǔn)確地確定部件和損壞程度，以找到最快、最高效的解決方案來避免干擾。內(nèi)部發(fā)熱需要較長(zhǎng)的過程，以便在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生一定的熱量。因此，這種相對(duì)穩(wěn)定的熱量不能通過紅外線和故障點(diǎn)之間的接觸導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流通量、輻射等，而電氣設(shè)備內(nèi)部的熱量不斷地排放到設(shè)備外部，從而改變電氣設(shè)備外部的溫度和溫度場(chǎng)。

3紅外診斷方法及診斷依據(jù)

（1）絕對(duì)值。將基于紅外發(fā)光檢測(cè)的電器表面溫度與國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T11022）中相應(yīng)的溫度要求進(jìn)行比較，確定該電器是否工作正常。（二）同等設(shè)備優(yōu)先權(quán)。具有類似紅外溫度分布的設(shè)備模型、運(yùn)行條件、運(yùn)行載荷、環(huán)境溫度或類似電氣設(shè)備。該方法在綜合模擬分析中對(duì)同類設(shè)備的熱圖像進(jìn)行了研究，研究了在實(shí)踐中最常用的溫度條件點(diǎn)（故障點(diǎn)）。（3）確定圖像屬性的方法。對(duì)設(shè)備正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下熱圖像特性進(jìn)行模擬分析，確定溫度異常熱。此方法主要用于溫度相關(guān)的熱設(shè)備，如電纜、等值線等。（4）相對(duì)溫差。該方法比較同一設(shè)備上兩個(gè)相應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的相對(duì)溫差Beta T，以確定紅外輻射問題區(qū)域。該方法主要適用于電容器、線圈等帶電熱設(shè)備。δt =（帶1-2）/1x 100% =（t1-T2）（/t1-t0）（）100%;其中，1是熱點(diǎn)溫度，1是熱點(diǎn)溫度，2是熱點(diǎn)溫度升高，2是熱點(diǎn)溫度，t0是環(huán)境溫度參照主體溫度。（5）診斷。根據(jù)DL＼t664-2008設(shè)備紅外診斷指南中的相應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)診斷設(shè)備故障特性。故障特征根據(jù)過熱點(diǎn)的嚴(yán)重性分為一般故障、嚴(yán)重故障、嚴(yán)重故障、嚴(yán)重故障、z。b .金屬與金屬接觸不當(dāng)導(dǎo)致過熱、發(fā)熱& gt;90°或Beta ≥ 80%被列為嚴(yán)重故障。結(jié)合上述紅外診斷指南，經(jīng)科學(xué)驗(yàn)證的紅外掃描已證明是現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和設(shè)備故障排除的有效措施。

4紅外熱成像技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

（1）變壓器、連接端子等的紅外接口成像技術(shù)。變壓器、電纜夾等需要紅外簽名才能進(jìn)行故障檢測(cè)。導(dǎo)線夾通常由夾壓機(jī)程序制造和裝配，這會(huì)導(dǎo)致管路和捕捉管路之間的接觸不正確。在這種情況下，擠壓管件的溫度低于導(dǎo)線溫度。此時(shí)，可以通過確定表面溫度或相對(duì)溫度直接確定故障點(diǎn)。（2）發(fā)動(dòng)機(jī)紅外接口成像技術(shù)。該設(shè)備的運(yùn)行明確要求隔離級(jí)別f的電動(dòng)機(jī)在溫度升高85° C或105° C之前不得超過。當(dāng)閾值處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且可以通過紅外溫度圖像或類似的比較來確定錯(cuò)誤。

5專家系統(tǒng)試驗(yàn)應(yīng)用分析

該系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)應(yīng)用中應(yīng)采用更全面的技術(shù)方法，例如b .對(duì)紅外成像實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)分析，考慮建立一個(gè)構(gòu)造塊，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)應(yīng)用結(jié)果，將實(shí)測(cè)紅外圖像與專業(yè)系統(tǒng)相聯(lián)系，比較設(shè)計(jì)，結(jié)合系統(tǒng)功能，檢測(cè)高壓裝置的故障，最終分析其故障。這就是z。b .對(duì)220kV發(fā)電廠的母線進(jìn)行了主要分析，結(jié)合具體設(shè)計(jì)，對(duì)連接點(diǎn)的實(shí)際溫度分別在22° C、20° C和。分析45° C的溫差計(jì)算，確定溫度的相對(duì)差值超過80%，最后確定三相滑塊的熱特性，確定其制動(dòng)電阻中的臨界誤差。在系統(tǒng)中進(jìn)行故障分析，研究三相滑塊中的誤差，確定哪些溫度問題是由過大電流引起的。因此，重要的是在裝配過程中調(diào)整滑板接觸頭，分析滑板的平滑度，然后分析失敗的根本原因。c .非政府組織

結(jié)束語

紅外成像測(cè)溫可以遠(yuǎn)距離測(cè)量設(shè)備的表面溫度，直觀顯示測(cè)量區(qū)域內(nèi)的溫度分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的在線故障檢測(cè)，作為一項(xiàng)精密診斷技術(shù)廣泛應(yīng)用于具有電流、電壓致熱效應(yīng)引起表面溫度分布特點(diǎn)的各種電氣設(shè)備，是目前燃機(jī)電廠電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)一種重要的、行之有效的手段，對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要作用。

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