李炎　陳謙　梁為勇

摘 要：文章介紹了工業(yè)內(nèi)窺鏡的原理與應(yīng)用，對(duì)工業(yè)內(nèi)窺鏡在變電檢修領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探討，同時(shí)就應(yīng)用于變電檢修的內(nèi)窺鏡提出了一些改進(jìn)的建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)內(nèi)窺鏡；變電檢修；應(yīng)用分析

1 工業(yè)內(nèi)窺鏡介紹

工業(yè)內(nèi)窺鏡是目前廣泛用于工業(yè)制造和維修領(lǐng)域的一種無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，它延長(zhǎng)了人眼的視距，突破了人眼觀察的死角，可以準(zhǔn)確清晰地觀察機(jī)器設(shè)備內(nèi)部或零件內(nèi)表面的情況，如磨破損、表面裂紋、毛刺及異常附著物等，避免了檢查過(guò)程中不必要的設(shè)備分解、拆卸以及可能造成的零部件損傷，具有操作方便，檢查效率高，結(jié)果客觀準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制和質(zhì)量控制的一個(gè)有力工具[1]。

圖1為典型的工業(yè)內(nèi)窺鏡結(jié)構(gòu)，由①攝像頭、②彎曲關(guān)節(jié)、③蛇管、④主機(jī)、⑤顯示屏幾個(gè)部分組成。使用者手持主機(jī)端，將蛇管伸入待探測(cè)區(qū)域，通過(guò)控制彎曲關(guān)節(jié)的活動(dòng)使攝像頭獲取目標(biāo)被攝物的圖像及聲音等信息。

內(nèi)窺鏡技術(shù)最初應(yīng)用于二戰(zhàn)時(shí)期國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域，在20世紀(jì)50年代初內(nèi)窺鏡技術(shù)得以改良并廣泛應(yīng)用于民用工業(yè)領(lǐng)域與醫(yī)療領(lǐng)域。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始大量引進(jìn)工業(yè)內(nèi)窺鏡產(chǎn)品，主要應(yīng)用于航空航天設(shè)備內(nèi)部多余物的控制以及零部件的品質(zhì)控制。近年來(lái)隨著工業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)工業(yè)內(nèi)窺鏡的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用階段，越來(lái)越多地運(yùn)用于產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，并發(fā)展成為一種常規(guī)的檢測(cè)手段。

2 變電一次設(shè)備特點(diǎn)

變電一次設(shè)備指變電站中直接承載能量電流的設(shè)備，如架空線、避雷器、電壓互感器、電流互感器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、電抗器、電容器、變壓器、高壓電纜、母線等等。由于電壓等級(jí)高，承載電流大，結(jié)構(gòu)緊湊精密，變電設(shè)備的微小缺陷如果未能在檢修中及時(shí)發(fā)現(xiàn)，極易釀成短路、放電、設(shè)備燒毀等嚴(yán)重的電力事故，威脅電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)人民群眾的生產(chǎn)生活造成極其惡劣的影響。

變電一次設(shè)備往往采用封閉式設(shè)計(jì)，在無(wú)損檢測(cè)設(shè)備的檢修工作中難以觀察到設(shè)備內(nèi)部組件的運(yùn)行健康狀況。此時(shí)利用工業(yè)內(nèi)窺鏡可以從變電設(shè)備的狹窄縫隙中進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，觀察無(wú)法用肉眼直接觀察到的部件。使用內(nèi)窺鏡可以有效提高檢修人員對(duì)設(shè)備內(nèi)各部件腐蝕、銹斑、裂紋、異物、異常等缺陷的檢查效率。以內(nèi)窺鏡檢查替代設(shè)備解體檢查，可以減少停電時(shí)間，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，使作業(yè)環(huán)境與工藝更可控，同時(shí)避免解體設(shè)備受潮和污染。

3 工業(yè)內(nèi)窺鏡在變電一次設(shè)備檢修中的應(yīng)用

基于變電一次設(shè)備的上述特點(diǎn)，工業(yè)內(nèi)窺鏡在變電一次設(shè)備某些方面的觀察與檢測(cè)具有難以替代的作用。

3.1 在變壓器檢修中的應(yīng)用

變壓器是變電站中最為核心的設(shè)備，起到在不同電壓等級(jí)間對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換的作用。工業(yè)內(nèi)窺鏡在變壓器檢修中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）油箱部件的檢查與清理。

變壓器運(yùn)行要求極為苛刻，油箱、油枕等油容器內(nèi)部不允許出現(xiàn)任何異物，否則在變壓器運(yùn)行過(guò)程中異物會(huì)隨油流移動(dòng)，阻塞油流通管道，引發(fā)變壓器噴油或重瓦斯保護(hù)動(dòng)作；導(dǎo)體異物還會(huì)破壞繞組絕緣，引發(fā)匝間短路甚至變壓器爆炸。往常對(duì)油箱中異物的檢查與清理只能在變壓器油排空的情況下進(jìn)行，對(duì)變壓器吊罩、吊芯或檢修工作人員從變壓器手孔中進(jìn)入進(jìn)行檢查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。采用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)變壓器油箱進(jìn)行檢查只需將油排至頂蓋手孔下方便可進(jìn)行。將油位排至手孔下方后，工業(yè)內(nèi)窺鏡由手孔中伸入主變內(nèi)部，可以檢查油箱中有無(wú)異物，配合磁鐵等工具對(duì)異物進(jìn)行清理。同時(shí)也可以檢查繞組絕緣等情況。

（2）變壓器繞組的檢查。

檢查變壓器繞組時(shí)可以在現(xiàn)場(chǎng)將內(nèi)窺鏡探頭伸入變壓器繞組之間或繞組與鐵芯之間進(jìn)行觀察拍照，可以檢查出變壓器繞組是否有變形，繞組變形的形狀、嚴(yán)重程度和具體部位；也可以檢查繞組的絕緣有無(wú)破損、老化等情況。

3.2 在戶外瓷柱式斷路器檢修中的應(yīng)用

斷路器是變電站中至關(guān)重要的設(shè)備，如果斷路器不能可靠動(dòng)作，將直接帶來(lái)巨大的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。工業(yè)內(nèi)窺鏡在戶外瓷柱式斷路器檢修中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）斷路器機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部元件檢查。

包括隔離開(kāi)關(guān)、高壓開(kāi)關(guān)柜、GIS組合電器中機(jī)構(gòu)箱。無(wú)法直接用肉眼觀察到的元件可以采用工業(yè)內(nèi)窺鏡進(jìn)行觀察，如無(wú)法直接觀察到的：機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部件有無(wú)銹蝕、裂紋；機(jī)構(gòu)內(nèi)軸、銷(xiāo)有無(wú)碎裂、變形；鎖緊墊片有無(wú)松動(dòng)；分合閘彈簧應(yīng)檢查表面有無(wú)損傷、腐蝕；分合閘滾子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有無(wú)卡澀和偏心現(xiàn)象，與掣子接觸面表面是否平整光滑，有無(wú)裂痕、銹蝕及凹凸現(xiàn)象；扣接時(shí)扣入深度是否符合要求；傳動(dòng)齒輪有無(wú)卡阻、銹蝕現(xiàn)象，潤(rùn)滑是否良好等，解決了此類(lèi)部件由于肉眼無(wú)法觀察一直無(wú)法開(kāi)展維護(hù)的問(wèn)題。

（2）斷路器本體內(nèi)部檢查。

如維護(hù)中可用內(nèi)窺鏡從頂蓋中伸入斷路器本體內(nèi)部，檢查所有弧觸指磨損程度，觸指壓緊彈簧有無(wú)疲勞、松脫、斷裂，觸指座有無(wú)破損，噴口有無(wú)破損、堵塞等現(xiàn)象；也可以檢查絕緣拉桿外表有無(wú)破損、變形情況，拉桿兩頭金屬固定件有無(wú)松脫、磨損、銹蝕現(xiàn)象；檢查絕緣件外表有無(wú)破損、變形、燒蝕情況；還可以檢查本體是否存在金屬微粒、粉末、雜物等。檢查的結(jié)果可以指導(dǎo)下一步的檢修工作，避免了不必要的解體，檢查時(shí)間大大縮短，效率明顯指高，同時(shí)可以節(jié)省大量的檢修費(fèi)用。

3.3 在高壓開(kāi)關(guān)柜中的應(yīng)用

（1）固定式開(kāi)關(guān)柜柜內(nèi)結(jié)構(gòu)檢查。

由于固定式開(kāi)關(guān)柜手車(chē)無(wú)法方便移出，對(duì)柜內(nèi)接頭、地刀、拉桿等結(jié)構(gòu)的檢查十分困難。采用工業(yè)內(nèi)窺鏡后困難迎刃而解。

（2）高壓開(kāi)關(guān)柜母線橋的檢查。

工業(yè)內(nèi)窺鏡可以從母線橋散熱孔中檢查母線外觀情況，同時(shí)對(duì)穿墻套管內(nèi)的母線外觀檢查可以在地面進(jìn)行，減少了攀爬到母線橋上的高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

（3）電纜溝內(nèi)電纜檢查。

工業(yè)內(nèi)窺鏡可以從電纜溝蓋板的縫隙中伸入地下，檢查電纜外觀，尤其是在電纜短路點(diǎn)的查找過(guò)程中，不需要人員進(jìn)入電纜溝，避免了人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 GIS組合電器中的應(yīng)用

（1）GIS在工廠裝配、運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝后，可能存在零件松動(dòng)、脫落、導(dǎo)電表面刮傷、絕緣子開(kāi)裂、異物和導(dǎo)電微粒進(jìn)入、裝錯(cuò)、漏裝或安裝不到位情況發(fā)生，所以在投入運(yùn)行前對(duì)GIS內(nèi)部的檢查是十分必要的，這時(shí)驗(yàn)收時(shí)可以利用內(nèi)窺鏡檢查GIS各部件是否存在金屬微粒、粉末、雜物、裝配是否到位、各元件表面是否存在刮傷、開(kāi)裂等，減少設(shè)備帶隱患投入運(yùn)行，導(dǎo)致故障的發(fā)生。

（2）在GIS安裝或更換本件元件時(shí)，可以利用內(nèi)窺鏡伸入元件內(nèi)部，作業(yè)人員通過(guò)屏幕直接檢查觸頭對(duì)接情況，利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)對(duì)接偏差，避免了因?qū)硬粶?zhǔn)而造成觸頭座被壓壞、觸頭接觸不良的情況發(fā)生，提高了GIS安裝的準(zhǔn)確性和效率。

（3）GIS設(shè)備在運(yùn)行中，可能由于設(shè)備設(shè)計(jì)不合理，可動(dòng)無(wú)件與固定元件發(fā)生摩擦，從而產(chǎn)生金屬粉末并遺留在零件的隱蔽地方，或由于電弧的作用使得GIS內(nèi)部存在金屬微粒、粉末等。這時(shí)可在運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，定期利用內(nèi)窺鏡檢查GIS各部件、隱蔽處是否存在金屬微粒、粉末、雜物，從而指導(dǎo)進(jìn)一步的檢查與維護(hù)，減少因此類(lèi)原因造成的故障。

（4）GIS設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，分合閘次數(shù)多，若所用材料有缺陷，可能使設(shè)備內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的部位發(fā)生磨損，拉桿連接處開(kāi)裂，接頭磨損，分合閘不到位等缺陷。維護(hù)中可定期利用內(nèi)窺鏡檢查GIS各運(yùn)動(dòng)部件是否發(fā)生磨損、開(kāi)裂以及分合閘不到位等缺陷。

（5）利用內(nèi)窺鏡可用于查找GIS內(nèi)部故障點(diǎn)。GIS運(yùn)行后可能由于各種原因?qū)е聝?nèi)部閃絡(luò)、絕緣擊穿、內(nèi)部接地短路和導(dǎo)體過(guò)熱等故障，由于GIS的全密封結(jié)構(gòu)使故障的定位及檢修比較困難、繁雜，檢修人員無(wú)法直接查批故障的根源。當(dāng)懷疑GIS內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，可以利用工業(yè)內(nèi)窺鏡在手孔處伸入內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)則可以方便、快捷、準(zhǔn)確地確定故障原因和故障點(diǎn)。指導(dǎo)下一步的故障修復(fù)工作，避免了由于不能直觀看到故障點(diǎn)而進(jìn)行GIS解體檢查，大大減少檢修工期、降低檢修成本和難度、縮短停電時(shí)間。

（6）GIS外部結(jié)構(gòu)死角檢查。GIS組合電氣不依賴(lài)空氣絕緣，設(shè)計(jì)制造結(jié)構(gòu)緊密，在相鄰間隔間、相鄰氣室間存在許多人員無(wú)法進(jìn)入的死角。使用工業(yè)內(nèi)窺鏡對(duì)這部分區(qū)域進(jìn)行外觀檢查及銘牌抄錄可以收到良好的效果。

3.5 在其他變電一次設(shè)備檢修中的應(yīng)用

工業(yè)內(nèi)窺鏡由于其小巧的體積，優(yōu)良的進(jìn)入性，在變電檢修工作中可應(yīng)用的設(shè)備十分廣泛，不局限于上述應(yīng)用，例如還包括電流、電壓互感器內(nèi)部檢查等，可以檢查干式電抗器的風(fēng)道內(nèi)線圈絕緣包封外表面情況等。

4 改進(jìn)

鑒于變電設(shè)備的特殊性，需要對(duì)工業(yè)內(nèi)窺鏡某些特性進(jìn)行改進(jìn)，才能在變電檢修領(lǐng)域創(chuàng)造更大的價(jià)值。工業(yè)內(nèi)窺鏡尚待改進(jìn)的方面如下：

（1）絕緣特性。

這是工業(yè)內(nèi)窺鏡應(yīng)用于整個(gè)電力系統(tǒng)中最亟待突破的技術(shù)難點(diǎn)。如果工業(yè)內(nèi)窺鏡能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓等級(jí)絕緣，便能電力系統(tǒng)中的帶電設(shè)備進(jìn)行觀察與檢測(cè)，這將能極大地減少停電時(shí)間，使檢修人員能在不停電的時(shí)候全面了解設(shè)備的健康狀況。工業(yè)內(nèi)窺鏡的絕緣化改進(jìn)將帶來(lái)變電檢修領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。

（2）防油特性。

對(duì)于油變壓器、油互感器、油斷路器以及液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的檢查對(duì)工業(yè)內(nèi)窺鏡的防油特性有較高要求。目前伍爾特等部分廠家生產(chǎn)的內(nèi)窺鏡已具備防水防油的特性。

（3）全視角特性。

變電設(shè)備由于部件較為精密，結(jié)構(gòu)較為緊湊，在某些設(shè)備內(nèi)部的封閉腔體中沒(méi)有足夠空間給內(nèi)窺鏡的彎曲關(guān)節(jié)活動(dòng)。

如果對(duì)內(nèi)窺鏡的傳動(dòng)及攝像頭部分稍加改進(jìn)，改為可活動(dòng)的潛望式結(jié)構(gòu)，這將使攝像頭無(wú)需彎曲便可對(duì)垂直于蛇管方向的平面進(jìn)行360°全方位拍攝，對(duì)狹小空間內(nèi)的變電檢修觀測(cè)工作帶來(lái)極大便利。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）內(nèi)窺鏡是一種無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，它延長(zhǎng)了人眼的視距，并且可以改變視力的方向，減少人眼觀察的死角，方便準(zhǔn)確清晰觀察電氣設(shè)備內(nèi)部及其部件的表面情況，避免了不必要的設(shè)備解體，而且比解體方法的工作效率提高數(shù)十倍。

（2）在變電站一次設(shè)備維護(hù)檢查中使用內(nèi)窺鏡，對(duì)于預(yù)防電氣設(shè)備故障、節(jié)省檢修費(fèi)用及電氣設(shè)備檢修具有重要意義。使用內(nèi)窺鏡對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查可以解決平時(shí)肉眼不可見(jiàn)部位檢查，不需要設(shè)備解體檢查，使得停電時(shí)間也大為縮知，節(jié)省了大量檢修費(fèi)用。

（3）在變電站一次設(shè)備維護(hù)中使用內(nèi)窺鏡輔助檢查，是十分有必要增加的一種輔助手段，變電檢修班組應(yīng)配置內(nèi)窺鏡和深入研究?jī)?nèi)窺鏡在不同設(shè)備的具體應(yīng)用，發(fā)揮內(nèi)窺鏡的優(yōu)點(diǎn)，提高設(shè)備的檢修質(zhì)量，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]程維明，李國(guó)棟.用于細(xì)小工業(yè)管道的視頻探測(cè)器[J].光學(xué)精密工程，2001，9（6）：519-522.