謝新陽(yáng) 王閃

簡(jiǎn)析紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)在電纜運(yùn)行中的運(yùn)用

謝新陽(yáng) 王閃

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司南陽(yáng)供電公司 河南南陽(yáng) 473000）

紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)對(duì)電纜運(yùn)行情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、診斷，以免因電纜發(fā)生故障而造成大面積停電或者其他安全事故。本文將對(duì)紅外檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就如何在電纜運(yùn)行過(guò)程中采用紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)，談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，僅供參考。

電纜；紅外監(jiān)測(cè)；技術(shù)應(yīng)用；研究

在電纜運(yùn)行過(guò)程中，溫度出現(xiàn)異常多因故障問(wèn)題所造成的，電力電纜絕緣處劣化造成介質(zhì)嚴(yán)重?fù)p耗，進(jìn)而影響絕緣效果，甚至在運(yùn)行電壓下會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱擊穿現(xiàn)象。實(shí)踐中可以看到，部分電氣設(shè)備可能會(huì)因故障問(wèn)題的發(fā)生而導(dǎo)致電壓分布改變，該種情況下依然會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行溫度分布出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。無(wú)論哪種故障問(wèn)題，都是根據(jù)具體部位溫度征兆做出的判斷，通過(guò)對(duì)設(shè)備狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以有效診斷出設(shè)備故障，這是紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

1 紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)特點(diǎn)分析

實(shí)踐中，采用紅外技術(shù)對(duì)電力電纜進(jìn)行非接觸式監(jiān)測(cè)，并且利用紅外圖譜對(duì)溫度分布情況進(jìn)行反映，然后利用專業(yè)的軟件顯示和分析任一點(diǎn)或者一線溫度數(shù)值，診斷其內(nèi)外缺陷。需要強(qiáng)調(diào)的是，紅外圖譜無(wú)法對(duì)低值絕緣紙進(jìn)行測(cè)試，對(duì)外殼被金屬所包裹部位，比如電纜接頭、GIS終端等，不起作用。對(duì)于紅外測(cè)溫技術(shù)而言，較之于傳統(tǒng)測(cè)溫方式，可在一定距離范圍內(nèi)定量、實(shí)時(shí)以及在線監(jiān)測(cè)發(fā)熱位置的溫度，掃描后繪制溫度梯度熱像圖。紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法，注意有以下幾種，即表面溫判法、相對(duì)溫差法、同類比較法以及熱譜圖和檔案分析法。其中，第一種監(jiān)測(cè)方法是利用儀器設(shè)備，直接測(cè)量值對(duì)交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱標(biāo)準(zhǔn)，并且根據(jù)最高溫升值規(guī)定做出判斷；其他幾種方法和技術(shù)手段，均為基于比較的措施。對(duì)電纜運(yùn)行情況采取紅外測(cè)溫措施，主要是采用比較法進(jìn)行判斷，比較對(duì)象可為同張圖譜內(nèi)的溫度正常相或者檔案圖譜溫度記錄。在比較歷史數(shù)據(jù)時(shí)，主要是參考對(duì)象有環(huán)境溫度、拍攝條件以及負(fù)荷數(shù)據(jù)等。

2 電纜發(fā)熱源

2.1 電流致熱

根據(jù)焦耳定律，電流經(jīng)過(guò)電阻會(huì)產(chǎn)生一定的熱能，即因電流效應(yīng)而發(fā)熱，其功率表達(dá)式：

式中：P、I、R以及Kf分別代表的是發(fā)熱功率、電流強(qiáng)度以及直流電阻和附加損耗數(shù)。

對(duì)于發(fā)熱功率而言，通過(guò)上式可知，它與電流平方之間是正比例關(guān)系。若電纜樁頭與連接點(diǎn)之間的連接不緊密，則發(fā)熱量會(huì)隨輸送電流的不斷增大而增加，其紅外圖譜中所顯示的發(fā)熱現(xiàn)象主要表現(xiàn)為點(diǎn)狀溫升，如圖1所示。

圖1 電流致熱示意圖

如圖1所示，經(jīng)長(zhǎng)期服役，電纜樁頭與其他設(shè)備連接點(diǎn)可能會(huì)出現(xiàn)接觸不良，進(jìn)而出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，紅外圖譜中所顯示的電纜樁頭連接位置溫度升高比較明顯，而且長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致接觸電阻不斷增大，進(jìn)而出現(xiàn)連接位置碳化現(xiàn)象。

2.2 電壓致熱

在電壓作用下，導(dǎo)致電力設(shè)備發(fā)熱。值得一提的是，介質(zhì)損耗也是一種可以造成電纜線路發(fā)熱的誘因，介質(zhì)損耗、電壓平方之間成正比例關(guān)系。在高壓以及超高壓連接松動(dòng)造成發(fā)熱運(yùn)行電纜線路中，這種缺陷最為典型。電纜終端以及接頭位置，若局部介質(zhì)損耗角正切偏大，則會(huì)造成局部溫度升高。絕緣介質(zhì)因交變電場(chǎng)影響，導(dǎo)致其極化方向發(fā)生變化，進(jìn)行造成電能消耗、發(fā)熱，如圖2所示。

圖2 電壓致熱示意圖

從實(shí)踐來(lái)看，電壓致熱的隱蔽性非常的強(qiáng)，而且危害后果也比較嚴(yán)重。較之于電流致熱，電壓致熱的發(fā)熱點(diǎn)溫度升高可能并不明顯，但其潛在危害性不可小覷。比如，絕緣內(nèi)部缺陷非常嚴(yán)重，如果系統(tǒng)允許，則建議立即停電，消除之。

3 常用的紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)和方法

3.1 表面溫判法

以監(jiān)測(cè)的溫度值為基礎(chǔ)，對(duì)比《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》，如果溫度超標(biāo)，則可根據(jù)超標(biāo)程度進(jìn)行判斷。比如，某電纜線路桿上的B相樁頭過(guò)熱，表面溫度達(dá)到了120℃。

此電纜線路的終端手槍夾頭連接位置，長(zhǎng)時(shí)間的裸露在空氣中，金屬表面因嚴(yán)重的氧化而導(dǎo)致接觸電阻增加，進(jìn)而造成樁頭發(fā)熱。

3.2 相對(duì)溫差法

針對(duì)電流致熱型問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)電纜導(dǎo)流熱態(tài)出現(xiàn)異常，則對(duì)其準(zhǔn)確測(cè)溫，并且按照[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%這一公式，對(duì)相對(duì)溫差值進(jìn)行計(jì)算。其中，T1、T2以及T0，分別代表發(fā)熱點(diǎn)溫度、正常相溫度以及環(huán)境參照體溫度。若可以改變負(fù)荷率，則在負(fù)荷電流相對(duì)較大時(shí)復(fù)測(cè)之，以此來(lái)確定電纜缺陷；無(wú)法復(fù)測(cè)時(shí)，暫定為普通缺陷，注意監(jiān)測(cè)和監(jiān)視。比如，某C相樁頭發(fā)熱終端的A相、B相以及C相和環(huán)境溫度分別為22.3℃、22.2℃以及114℃和21.3℃，按照[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%計(jì)算，相對(duì)溫差99.0%，大于95%。次電纜全長(zhǎng)共計(jì)86.6m，而且端設(shè)備線夾、本體線芯之間的連接位置難以緊密接觸，因松動(dòng)而導(dǎo)致接觸電阻增大、樁頭發(fā)熱。

3.3 同比法

在相同的電氣回路之中，如果三相電流對(duì)稱設(shè)備一致，則比較兩相或者三相電流致熱裝置的溫度，以此來(lái)判斷設(shè)備是否正常。若三相設(shè)備出現(xiàn)同時(shí)異?，F(xiàn)象，則可與同類設(shè)備進(jìn)行對(duì)比。如果三相負(fù)荷電流不對(duì)稱，則建議考慮是否負(fù)荷電流對(duì)其產(chǎn)生了影響。如果電壓致熱設(shè)備的型號(hào)相同，則可根據(jù)對(duì)應(yīng)位置的溫升值差異對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。電壓致熱設(shè)備，可用同類允許溫差的確定依據(jù)進(jìn)行判斷。通常情況下，同類溫度超標(biāo)30%，就可視為重大缺陷。如果三相電壓不對(duì)稱，則建議考慮電壓影響。比如，某線路全長(zhǎng)共計(jì)6068m，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，中間位置的3M繞包接頭出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，此時(shí)的環(huán)境溫度、A相接頭位置的溫度以及B相和C相接頭的溫度分別為30℃、36℃以及35℃和32℃。該線路的主要缺陷在于電壓發(fā)熱，即中間接頭位置的屏蔽線接觸有問(wèn)題，而且存在著電位差，以致于該連接位置出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。

除以上三種常用的技術(shù)方法，還有熱譜圖和檔案分析等方法。其中，前者是根據(jù)同類裝置在正常、異常兩種狀態(tài)下的熱譜圖對(duì)其進(jìn)行判斷；檔案分析法，則主要是根據(jù)不同時(shí)期設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)據(jù)、熱圖進(jìn)行分析，從中找出設(shè)備運(yùn)行的參數(shù)變化速率、趨勢(shì)，進(jìn)而做出判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，基于電纜熱像圖的分析，可以使測(cè)試、檢修人員更加清晰的看出溫度分布情況、具體發(fā)熱位置，從而更加準(zhǔn)確的判斷出電纜運(yùn)行故障問(wèn)題。實(shí)踐中，我們可以采用紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，對(duì)電纜線路運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而為檢修人員提供參考依據(jù)。采用該種先進(jìn)的技術(shù)手段，有效確保了電纜安全運(yùn)行，并且大幅度減少了故障發(fā)生率，這對(duì)保證電纜運(yùn)行安全可靠性，起到了非常重要的作用。

[1]戴 鋒.35kV電纜紅外測(cè)溫故障分析及防范措施[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2016（07）.

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1004-7344（2016）31-0053-02

2016-10-9