國(guó)網(wǎng)山西省電力公司陽(yáng)泉供電公司 程 彬

輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用分析

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司陽(yáng)泉供電公司 程 彬

電力企業(yè)的一個(gè)重要任務(wù)就是對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行檢修，這樣才能有效保證設(shè)備運(yùn)行的安全，保證輸電的順利。定期對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行檢修，可以在很大程度上降低發(fā)生故障的幾率，從而保證電力企業(yè)的正常輸電。但在檢修中也會(huì)存在一些問題，限制了檢修工作，因此需要一種高效的檢修方法來增加設(shè)備檢修的效率與效果。紅外熱成像是一種可以在不影響正常供電的情況下，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)以圖片的形式展示，這一個(gè)區(qū)別于傳統(tǒng)檢修方法的一種高效檢修方法。本文對(duì)紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備檢修中的應(yīng)用做了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)紅外熱成像技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了描述，希望可以為以后紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備檢修中的應(yīng)用起到一定的指導(dǎo)意義與推動(dòng)作用。

輸電設(shè)備；檢修；紅外熱成像；應(yīng)用

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各行各業(yè)都出現(xiàn)了快速發(fā)展的局面,同樣我國(guó)大型基礎(chǔ)工程建設(shè)方面也表現(xiàn)出了很大的進(jìn)步,在電氣設(shè)備方面也有著很大的進(jìn)步。在電氣設(shè)備中出現(xiàn)的一些事故,很多都是由于沒有進(jìn)行合格的檢修,以至于發(fā)生嚴(yán)重的后果。近年來紅外熱成像技術(shù)在設(shè)備檢修中發(fā)揮了很大的作用,比傳統(tǒng)的檢修方法擁有更多的優(yōu)勢(shì),為輸電設(shè)備狀態(tài)檢修帶來了極大的便利。紅外熱成像技術(shù)一個(gè)突出特點(diǎn)就是可以,在輸電設(shè)備運(yùn)行中進(jìn)行檢修,并且可以以圖片的形式來直觀的展示設(shè)備運(yùn)行中的狀態(tài),對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行展示,因此在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中得到了非常廣泛的應(yīng)用,對(duì)我國(guó)電力企業(yè)的發(fā)展也起到了一定的推動(dòng)作用。

2 紅外熱成像技術(shù)

2.1 紅外熱成像技術(shù)原理

任何物體都是由不計(jì)其數(shù)的分子組成,而構(gòu)成物體的這些大量分子每時(shí)每刻都在做著無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),分子運(yùn)動(dòng)是可以產(chǎn)生熱量的,因此會(huì)產(chǎn)生紅外熱能散發(fā)出來,這種熱量會(huì)在物體表面產(chǎn)生一定的溫度,這種現(xiàn)象被稱為是熱像。紅外熱成像技術(shù)就是充分利用這種現(xiàn)象所形成的。通過吸收物體分子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的這種紅外輻射的熱量,對(duì)設(shè)備表面的溫度進(jìn)行檢測(cè),并通過以此形成的圖像來充分了解設(shè)備表面的溫度,通過溫度場(chǎng)的分布來判斷輸電設(shè)備的發(fā)熱情況。紅外熱成像技術(shù)可以將肉眼無(wú)法看到的現(xiàn)象,以圖片的方式進(jìn)行直觀的展示,十分有利于對(duì)輸電設(shè)備的檢修,紅外熱成像技術(shù)以一種高靈敏度來展示了設(shè)備的熱狀態(tài),對(duì)于檢查輸電設(shè)備的內(nèi)外部情況具有很高的可靠性,可以及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備中所存在的安全隱患,通過技術(shù)的檢修,可以保證輸電設(shè)備更穩(wěn)定的工作,提高電力設(shè)備的安全性。

2.2 紅外熱成像技術(shù)所需的儀器

紅外熱像儀是被人們普遍接受的檢測(cè)輸電設(shè)備狀態(tài)的儀器,以紅外熱成像技術(shù)的原理對(duì)輸電設(shè)備表面狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),再通過一些電信號(hào)處理、光電轉(zhuǎn)換等技術(shù),來將儀器接收到的熱分布情況以圖片的形式直觀的展示出來。從而檢測(cè)人員可以有效判斷輸電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并對(duì)存在隱患的問題進(jìn)行及時(shí)處理,增加輸電設(shè)備運(yùn)行的安全性。

在紅外熱像儀中有電路、平面探測(cè)器、圖片處理軟件等。平面探測(cè)儀可以對(duì)設(shè)備表面的溫度情況進(jìn)行探測(cè),并通過一系列的轉(zhuǎn)換技術(shù),將所探測(cè)到的情況轉(zhuǎn)換為電信號(hào),接著,由電力將產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)行加強(qiáng)處理,并通過電子學(xué)放大,使得設(shè)備的溫度情況更加清晰的展示,再經(jīng)過圖像處理軟件將經(jīng)過一系列處理的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖片的形式,進(jìn)行直觀的展示,因此設(shè)備表面的運(yùn)行參數(shù)就可以被觀測(cè)分析處理。

3 輸電設(shè)備紅外檢測(cè)的要求

3.1 檢測(cè)環(huán)境

由于是對(duì)輸電設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),因此需要在設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行帶電運(yùn)行設(shè)備的檢測(cè)。進(jìn)行檢測(cè)的環(huán)境溫度一般要求要不低于5℃,相對(duì)濕度要低于85%,在陰天、多云的狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)比較合適,夜間檢測(cè)所呈現(xiàn)的圖片質(zhì)量最好。為了使圖片呈現(xiàn)清晰,要避免在有雷、雨、雪、霧的天氣狀況下檢測(cè)。如果是在晴天戶外檢測(cè)一定要注意避免陽(yáng)光直射或者反射的光影響到儀器,在夜晚燈光下檢測(cè)也要避免燈光的直射,以便呈現(xiàn)出更真實(shí)清晰的圖像。同時(shí)在對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí),要避免強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)儀器的影響。

3.2 檢測(cè)儀器

對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)前,要對(duì)所需要達(dá)到的檢測(cè)精度和檢測(cè)范圍進(jìn)行限制,選擇符合各項(xiàng)指標(biāo)要求的紅外熱像儀,同時(shí)紅外熱像儀要有足夠高的溫度分辨率,以便得到清晰穩(wěn)定的圖像結(jié)果。紅外熱像儀除了滿足基本功能要求外,還要有中長(zhǎng)焦距鏡頭,并適于多種環(huán)境下儀器的使用。

3.3 檢測(cè)次數(shù)

輸電設(shè)備檢測(cè)一般都是在大負(fù)荷下進(jìn)行的,對(duì)不同狀態(tài)的輸電線路有不同的檢測(cè)要求,對(duì)于新投產(chǎn)、新運(yùn)行的設(shè)備要在安裝運(yùn)行一個(gè)月內(nèi)進(jìn)行一次檢測(cè),對(duì)處于負(fù)荷高、環(huán)境差、需要特別維護(hù)的線路要適當(dāng)增加檢測(cè)次數(shù),以保證輸電設(shè)備的安全,排除安全隱患。對(duì)于重大節(jié)日、重大事件等用電負(fù)荷高的情況也要適當(dāng)增加檢測(cè)次數(shù),以確保輸電線路的安全可靠,及時(shí)排除安全隱患。

4 紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中的具體應(yīng)用

在輸電線路中很多部件,如導(dǎo)線、接頭、絕緣子等,都會(huì)一直暴露在所運(yùn)行的環(huán)境中,受到來自污染物的腐蝕,接受風(fēng)吹日曬,尤其是在環(huán)境問題日益突出的現(xiàn)在,輸電線路中這些部件受到來自外界的自然力、非自然力的各種破壞,加之設(shè)計(jì)上、施工質(zhì)量以及生產(chǎn)質(zhì)量上的各種因素,使得設(shè)備老化、損壞等安全隱患問題難以避免。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些安全隱患并進(jìn)行有效排除,很可能會(huì)引起不可恢復(fù)的安全事故。因此需要輸電設(shè)備中的各種部件、設(shè)備進(jìn)行定期檢測(cè),以確保其能正常工作,對(duì)存在安全隱患的各種問題進(jìn)行及時(shí)處理。紅外熱成像技術(shù)對(duì)于檢查輸電設(shè)備中存在的各種問題具有很大的優(yōu)勢(shì),可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)溫,由此來判斷設(shè)備是否存在故障,存在故障及時(shí)進(jìn)行檢修。

4.1 對(duì)導(dǎo)線、線夾、壓接管故障檢測(cè)

對(duì)輸電線路的接頭、線夾、壓接管等連接處進(jìn)行溫度差的檢測(cè),以此來對(duì)線路是否存在故障情況進(jìn)行判斷,這種檢測(cè)一般是通過溫度差來判斷是否存在缺陷的,如果線路傳輸?shù)墓β什淮蟮那闆r下,發(fā)熱現(xiàn)象也不會(huì)很明顯。因此,通過溫度差的觀測(cè)來進(jìn)行檢測(cè)時(shí),要盡量使得傳輸功率與大氣環(huán)境保持一致。存在的主要缺陷問題主要有幾下幾個(gè)方面：首先,接觸面的氧化、接頭的壓接管壓力不夠以及導(dǎo)線接觸面太小都會(huì)增大電阻,因此產(chǎn)生局部熱量過大的現(xiàn)象。其次,線夾處的螺絲松動(dòng)也會(huì)引發(fā)局部發(fā)熱現(xiàn)象。最后,導(dǎo)線一般是多股的,如果出現(xiàn)斷股,也會(huì)使線路中電阻增大,引起發(fā)熱現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^線路的異常狀態(tài)的嚴(yán)重程度對(duì)缺陷問題的嚴(yán)重程度進(jìn)行分類,分為緊急缺陷、重大缺陷和一般缺陷三類。

4.2 玻璃或瓷絕緣子的故障檢測(cè)

引起絕緣子發(fā)熱的情況有很多,其中主要的有以下三個(gè),一是由于電流電場(chǎng)的作用,出現(xiàn)電介質(zhì)極化效應(yīng),因此導(dǎo)致絕緣子發(fā)熱,二是絕緣子可能出現(xiàn)內(nèi)部穿透性增強(qiáng),電流泄漏以致絕緣子發(fā)熱,三是絕緣子表面的爬電電流泄漏也會(huì)使絕緣子發(fā)熱。在正常狀態(tài)下,絕緣子工作狀態(tài)良好,它的發(fā)熱功率會(huì)很小。借助于紅外熱成像技術(shù)可以發(fā)現(xiàn),在絕緣子正常狀態(tài)下,熱像圖會(huì)顯示為馬鞍狀,而且相鄰絕緣子之間的溫度差會(huì)很低,甚至小于1℃。如果絕緣子出現(xiàn)劣化,發(fā)熱功率會(huì)出現(xiàn)急劇上升的現(xiàn)象,最明顯的部位為鋼帽內(nèi),鋼帽內(nèi)部溫度與相鄰絕緣子溫度大于1℃時(shí),就可以斷定為零值絕緣子,失去了原本的作用。而在絕緣子表面出現(xiàn)過多的灰塵積壓,也會(huì)使絕緣子電阻的減小,此時(shí)發(fā)熱部位集中在磁盤。

4.3 復(fù)合絕緣子故障的紅外檢測(cè)

對(duì)于一個(gè)正常的復(fù)合絕緣子,它的電阻是非常大的,因此能夠通過絕緣子的電流極小,因此幾乎可以忽略它的發(fā)熱功率。但是一旦出現(xiàn)復(fù)合絕緣子某個(gè)部位電阻降低,就會(huì)有電流通過,引起局部發(fā)熱現(xiàn)象,絕緣子的芯棒、保護(hù)套可以幫助絕緣子保持正常的使用功能,一旦出現(xiàn)破損,會(huì)在局部產(chǎn)生強(qiáng)場(chǎng),產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象,通過紅外熱像儀可以明顯檢測(cè)到絕緣子故障下的發(fā)熱圖,從而清晰直觀的反映輸電設(shè)備、輸電線路的故障情況。

5 總結(jié)

經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用,在對(duì)輸電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)中,紅外熱成像技術(shù)是一種非常有效的方式,可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離、不接觸的檢測(cè),而且能夠快速、準(zhǔn)確的反映輸電設(shè)備表面的熱分布情況,同時(shí)這種檢測(cè)技術(shù)是可以在輸電設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行,這樣可以確保輸電設(shè)備正常工作,還能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性,對(duì)輸電設(shè)備狀態(tài)檢修提供了一個(gè)良好、有效的檢測(cè)方法。隨著紅外熱成像技術(shù)的使用和推廣,可以不斷對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行改進(jìn),在技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中觀察其存在的不足,發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì),并在應(yīng)用中,對(duì)紅外熱成像技術(shù)的不足進(jìn)行改進(jìn),以達(dá)到更高的應(yīng)用水平,從而更有效地服務(wù)于輸電設(shè)備狀態(tài)的檢修,更有效的應(yīng)用于電力系統(tǒng)的檢修,有效推進(jìn)紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)電力事業(yè)的進(jìn)步。

[1]諸葛葳．輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中紅外熱成像技術(shù)的應(yīng)用探析[J]．企業(yè)技術(shù)開發(fā)(下半月),2015,(6):41-42．

[2]陳凱旋．紅外熱成像技術(shù)應(yīng)用于高壓輸電設(shè)備缺陷診斷[J]．電子世界,2013,(14):44-44,45．

[3]李超群．紅外成像技術(shù)及在天津電網(wǎng)電纜設(shè)備的應(yīng)用研究[D]．天津大學(xué),2013．

[4]彭曄．基于紅外熱圖像的架空輸電線路故障檢測(cè)軟件開發(fā)[D]．南京理工大學(xué),2011．