王浩++章勇++程訓超

[摘 要]隨著電網規(guī)模迅猛發(fā)展，無人值守變電站已經成為主流，變電站設備的實時監(jiān)視維護越發(fā)困難，輸電線路和變電設備上的電暈等微弱放電現象日益嚴重，隨著設備老化、氧化、接觸不良，加之電暈等微弱放電現象可能使線路或設備表面加劇發(fā)生侵蝕，長時間作用下可能損壞線路或設備。本文通過紅外熱成像儀的實踐應用，介紹紅外成像儀器的使用事項，最后給出了現場拍攝的異常電容器設備的紅外圖譜，作為同類故障診斷的樣例參考，通過紅外熱成像實時監(jiān)視技術準確的發(fā)現設備異常、定位超溫設備，分析原因后采取針對措施，就可以保障設備的安全穩(wěn)定運行，減少設備事故的發(fā)生。

[關鍵詞]熱成像；紅外；變電；設備；事故； 異常

中圖分類號：TM63；TN219 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0355-01

0 引言

目前，紅外成像技術在電力設備狀態(tài)檢測中優(yōu)勢明顯，它是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測輸變電設備紅外輻射能量，將圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與被測輸變電設備表面的熱分布場相對應。簡單地描述就是紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。顏色越亮，一般定義為溫度越高，彌補了過去比較陳舊檢測手段，例如夜間目測、聲波法、超聲法、夜視儀等方法，勞動強度大，效率不高。隨著科學技術的進步，在光學透膜、數字信號分析芯片、圖像處理等軟硬件技術等領域均取得了長足進步或突破性進展。

1 紅外熱成像儀在電力設備應用范圍

運行中的電力設備，通常泛指各類導線連接起來組成通電回路，通過絕緣子將導線懸掛于桿塔上，并保護導線和絕緣子免受高電壓的傷害，同時使電暈和電磁干擾控制在合理的水平中。經常發(fā)熱的部件是在電氣負荷作用下，連接和組合各類裝置、傳動機械及相關連的金屬附件。由于電壓等級及負荷的提高，高壓輸電線路還要滿足在保護絕緣子、屏蔽電暈和無線電干擾方面的更高要求。根據大量紅外測溫檢測結果來看，高壓設備中的熱缺陷較多，主要集中在設備引線連接處、跳線線夾、接續(xù)管、耐張線夾、分裂連接導流板等機械連接部分。

紅外熱像儀檢測電力金具的優(yōu)勢： 紅外檢測具有遠距離、不停電、不接觸、不解體等特點，給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)測提供了一種先進手段。檢測輸變電設備主要的發(fā)熱原因有：

1.設備氧化腐蝕。由于設備外部導體接頭部位長期裸露在大氣中運行，長年受到日曬、雨淋、風塵結露等侵蝕，造成設備導體接觸表面嚴重銹蝕或氧化，氧化層都會使金屬接觸面的電阻率增加幾十倍甚至上百倍，流經的電流產生熱效應，加劇設備裂化程度。

2.導線接頭松動。導體連接部位在長期遭受機械震動、抖動或在風力作用下擺動，使導體壓接螺絲松動； 松動位置造成接觸不良，形成電阻。

3.安裝質量差。

（1） 設備連接處的接頭緊固件未緊到位；

（2） 設備安裝時，螺絲上下緊固未放平墊圈或彈簧墊圈，受氣溫熱脹冷縮的影響而松動；

（3） 鋁導線與銅接點連接未加銅鋁過渡接頭；

（4） 線夾與導線接續(xù)前未清刷，沒有涂電力復合脂，或復合脂封閉不好，使潮氣侵入造成氧化使接觸電阻變大而發(fā)熱；

（5） 線夾結構不好或線夾大小與導線不配套，輸電線連接點前后截面及導流能力不匹配；導線在線夾端口受傷斷股；造成的磁滯渦流損耗發(fā)熱。

2 紅外熱成像儀拍攝時應注意的問題

在紅外熱成像儀器拍攝設備時，存在一些困難，首先當設備負載較低，局部溫度升高不會很明顯，紅外熱像儀往往不能明顯的檢測出來，所以應在進行電力設備檢測前先確定該線路負載是否超過一定范圍，否則有可能無法進行檢測或者對測溫帶來較大誤差。

其次針對較高的設備，紅外熱像儀也需要配備長焦鏡頭，才能更為準確的觀察到設備的具體狀態(tài)。若現場的設備比較密集，觀察地形不便，可以處于較遠的地方進行電力設備的溫度觀測，及時發(fā)現電力金具發(fā)熱故障。

再者，電力設備一般直接安裝于室外，其受外部環(huán)境干擾的因素也較多，檢測時要注意盡量避免測量陽光直射，特別是避免正午等陽光密集的時候進行拍攝。

還有就是自動模式下熱圖不清晰，可先使用自動模式測量電力金具的溫度范圍；然后手動設置水平及跨度，將溫度范圍設置在最小，并包含有先前測量的溫度范圍。

此外，在測溫過程中應注意一些事項：

1.紅外圖像力求清晰，其他可用系統(tǒng)調節(jié)。

2.圖像的調色可在系統(tǒng)設置中選擇，例如Rain為為多色板，在溫差不大時經常使用，如測套管、避雷器等電壓致熱型圖像；Iron為正常使用的種類，溫差較大時效果很好；Grey為灰色調，熱電視效果，明亮即是溫度高，一般不用此選項等。

3.溫度線分析對瓷瓶主變外部溫度分布分析很有用，可根據需要選擇直線、曲線（點住該功能按鈕向下拖即出現）?？墒褂枚鄿囟染€分析，溫度曲線的鏈接、顏色可設置（在溫度曲線上點右鍵）。

4.風速大于2米/秒時，檢測結果不準，風速2米/秒的標準參照為小旗展開，樹梢微動。

5.冬季室外遠距離測溫時，檢測結果經常會大大低于環(huán)境溫度，這可能是由于導線表面有覆冰、積塵或者風速過大。

3 紅外熱成像儀在變電設備檢測中的實例

某月某日，天氣晴；

環(huán)溫/濕度：25.8℃ / 60%；

設備名稱：XX變電站，10kV I#電容器B相接頭。

（見表1）

分析結論：

該變電站，10kV I#電容器B相接頭嚴重發(fā)熱，最高達94.4℃，屬于設備I類缺陷。

熱成像圖片及設備實物如圖所示：

4 結論

紅外熱成像技術作為一種有效的技術手段，具有簡單高效、直觀形象、不影響設備運行、安全方便的諸多優(yōu)點，可以對輸變電設備，如絕緣子、導線接頭等多種缺陷和故障的檢測中發(fā)揮積極作用，但部分缺陷的檢測需要環(huán)境氣象條件的配合。紅外熱成像技術是設備在遠行中的真實技術狀態(tài)，設備運維人員就可以對管轄的所有設備運行狀態(tài)實施管理，并根據每臺設備的狀態(tài)演變情況進行有目的的維修。紅外熱成像技術還可以通過儀器的高倍鏡頭相互配合，獲得多方面的信息后綜合分析，可以減少檢測的不確定性，將獲得更好的效果。

目前，紅外熱成像技術工作在設備的實時監(jiān)視方面還沒有普及，需要積累現場數據和經驗。從而全面提升電網運行管理水平，滿足了變電設備的安全穩(wěn)定運行要求。

作者簡介：

王 浩（1975.03-），男，漢族，江蘇徐州人，本科，工學學士，高級工程師，高級技師，主要從事調控運行工作。

章勇（1969年1月-），男，漢族，江蘇省徐州市，助工，從事多年變電運行及配網工程建設及項目管理工作。

程訓超（1974.10—）男，漢族，江蘇徐州人，碩士，高級工程師，國網江蘇省電公司銅山區(qū)供電公司運維部主任。