李星宇

摘 要：利用紅外熱成像技術(shù)對高壓電氣設(shè)備進行帶電檢測，已逐步發(fā)展為一種成熟可靠的電力系統(tǒng)狀態(tài)檢測技術(shù)，它有利于及時發(fā)現(xiàn)并判別設(shè)備發(fā)熱部位及其原因，減少非計劃停電，為設(shè)備檢修提供依據(jù)。該文將重點介紹紅外熱成像技術(shù)在電氣設(shè)備帶電檢測中的應(yīng)用情況、診斷方法和設(shè)備典型缺陷分析。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像；帶電檢測；缺陷分析

中圖分類號：TM63 文獻標志碼：A

1 紅外熱像檢測技術(shù)特點

紅外熱成像技術(shù)可以對正在運行的高壓電氣設(shè)備進行非接觸性檢測。因為任何溫度高于絕對零度的物體都會不停地輻射出紅外線，紅外線又帶有表征物體溫度特征的電磁波信息，因此使用紅外熱像技術(shù)對電氣設(shè)備進行拍攝，即可獲得其溫度場的分布情況，進而確定場內(nèi)各區(qū)域的溫度值。根據(jù)這些信息生成滿足檢測精度的紅外圖像，就可以對電氣設(shè)備內(nèi)部故障或設(shè)備連接點處的故障進行診斷。應(yīng)用熱紅外技術(shù)檢測電氣設(shè)備時，測溫范圍一般是-20 ℃～300 ℃，且具有極高的熱靈敏度，一般情況下能以0.05 ℃的高分辨率對設(shè)備存在的熱故障進行檢測，能夠準確地反映出設(shè)備內(nèi)部局部過熱以及導(dǎo)線接頭、線夾發(fā)熱等問題，并可以判斷局部過熱的位置及其嚴重程度。

2 紅外熱像儀使用與診斷技術(shù)

2.1 紅外熱像儀的使用

紅外熱像儀是當(dāng)今應(yīng)用紅外檢測與診斷技術(shù)的最先進的儀器，目前多使用焦平面數(shù)字式紅外熱像儀，它能更精準可靠地將復(fù)雜的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見圖像。紅外熱像儀在使用過程中，保證其操作正確性對圖像質(zhì)量、缺陷發(fā)現(xiàn)乃至故障分析都至關(guān)重要，應(yīng)避免在現(xiàn)場使用時出現(xiàn)任何操作失誤。

（1）根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境與設(shè)備運行狀況設(shè)置正確的測溫范圍。觀測目標時，一般先對設(shè)備所有的應(yīng)測部位進行全面掃描，細致觀察溫度變化情況，調(diào)整測溫范圍，盡力保證溫度讀數(shù)正確與溫度曲線的質(zhì)量。

（2）通過全面掃描能夠得到精確測溫讀數(shù)的最大測量距離，對于焦平面探測設(shè)備，應(yīng)保證通過紅外熱像儀光學(xué)系統(tǒng)的目標圖像至少占到9個像素。若目標已存在不良狀態(tài)，為了得到更為精準的測量讀數(shù)，應(yīng)注意將異常部位和重點檢測區(qū)域盡量充滿儀器的主視場。

（3）在拍攝設(shè)備圖像的過程中，應(yīng)仔細調(diào)整焦距或測量方位角，避免目標上方或周圍背景的反射效應(yīng)對測量精確度造成影響。為了達到最好的效果，在凍結(jié)和記錄圖像時，盡可能保證儀器平穩(wěn)。當(dāng)按下存儲按鈕時，應(yīng)盡量保證動作的輕緩與平滑性。

（4）在實際的帶電檢測成像工作中，必須注意儀器對檢測環(huán)境的要求。通常應(yīng)保證被檢設(shè)備帶30 %以上的負荷，負荷越高越容易發(fā)現(xiàn)隱患或缺陷。在進行室內(nèi)運行設(shè)備的檢測時，宜關(guān)燈進行，避免燈光直射待測設(shè)備。室外檢測務(wù)必考慮太陽反射和吸收電磁波現(xiàn)象對熱成像的影響，通常應(yīng)在晚間、日出之前或條件允許的陰天進行檢測。

（5）如果實際情況要求精測，則還需記錄影響測溫成像精度的其他有關(guān)因素，象環(huán)境溫度、濕度、熱反射源、背景輻射率等。

2.2 診斷方法與缺陷判據(jù)

在實際的帶電設(shè)備紅外診斷中，通常采取表面溫度判斷法和相對溫差判斷法。表面溫度判斷法適用于電流致熱型設(shè)備，判據(jù)為實測設(shè)備表面溫度值，簡潔快速。相對溫差判斷法則以相對值作為判據(jù)，降低了小負荷缺陷的漏判率。在判斷因?qū)w接觸不良引起的發(fā)熱的診斷時，將2種方法結(jié)合使用，具有高效準確的特點。

在使用表面溫度與相對溫差判斷法時，需要明確溫升和溫差的概念。溫升是指被測設(shè)備表面溫度和環(huán)境溫度參照體表面溫度之差，它與參照體的選取有關(guān)，并非自身運行時的溫度上升數(shù)值。

將電氣設(shè)備過熱出現(xiàn)的缺陷分為3類：

（1）一般缺陷：指存在過熱，有一定溫差，溫度場存在一定梯度，但還不至于馬上引起事故的情況，一般要求記錄在案，以備計劃消缺，經(jīng)驗判據(jù)為35 %≤δt<50 %。

（2）重要缺陷：指存在過熱點，程度較重，溫度場分布梯度很大，溫差較大，應(yīng)盡快安排處理，經(jīng)驗判據(jù)50 %≤δt<95 %。

（3）緊急缺陷：指設(shè)備最高溫度已超過GB/T 11022—2011規(guī)定的最高允許溫度，應(yīng)立即安排處理，判據(jù)為相對溫差δt≥95 %。

3 電氣設(shè)備的紅外熱像檢測實例

下面介紹利用上述理論與操作方法對某變電站開展的紅外熱成像實例。

式（2）中，測試數(shù)值已接近80 %，可以定義為溫度場分布極不均勻的重要缺陷，但其熱點溫度尚未達到80 ℃，說明表征缺陷不是特別嚴重，運維班組應(yīng)將其作為設(shè)備外部過熱缺陷上報，繼續(xù)由狀態(tài)檢修專業(yè)班組進行評測，并結(jié)合檢修計劃由檢修班組在近期對其進行處置。

4 電氣設(shè)備外部過熱原因分析

一般來說，穿墻套管存在過熱點，多屬于電壓致熱型缺陷，常由導(dǎo)體渦流損耗及套管外端受潮等因素綜合所致。引線接頭處過熱缺陷，多屬于電流致熱型缺陷。導(dǎo)線在風(fēng)力吹動或外界引起的震動等機械作用下擺動，以及環(huán)境溫度劇烈變化或設(shè)備過載時都可能導(dǎo)致連接部位接觸不良，出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

此外，設(shè)備安裝工藝不嚴格，未達到相關(guān)工藝標準，象存在連接件接觸表面污垢未除凈、焊接工藝水平較低等問題，均會引起電氣設(shè)備外部過熱。并且大多數(shù)電氣設(shè)備長期暴露在大氣環(huán)境中運行，受雨、雪、霧影響及工廠廢氣的侵蝕，也會導(dǎo)致設(shè)備過熱問題頻頻出現(xiàn)。

5 結(jié)語

近年來紅外熱成像技術(shù)在電力系統(tǒng)中的普遍應(yīng)用與深化發(fā)展，使精準發(fā)現(xiàn)設(shè)備過熱等缺陷和精確判別缺陷或故障原因成為可能，給電氣設(shè)備的狀態(tài)檢修工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。運維人員可以及時了解設(shè)備缺陷，對缺陷的性質(zhì)、嚴重程度做出準確的判斷。這項技術(shù)的應(yīng)用能夠克服定期計劃檢修的盲目性，使電氣設(shè)備的利用率和電網(wǎng)可靠性得以提升，為電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行提供了可靠保障。

參考文獻

[1]李龍.高壓設(shè)備電氣預(yù)防性試驗與安全管理分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（4）：171.

[2]韓常輝，孫緯坤.高壓電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗方法及安全措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（33）：178.