鄧旭嶸

摘要：近幾年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)提升，我國的用電量也在不斷的提升。對(duì)以往數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，我國當(dāng)前用電量提升的幅度在15%左右。持續(xù)提升的用電量需要有輸變電設(shè)備為其提供可靠穩(wěn)定的運(yùn)行保障。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)備;運(yùn)行維護(hù);紅外線診斷技術(shù);應(yīng)用

引言

利用紅外線技術(shù)來診斷變電設(shè)備故障已經(jīng)成為目前一項(xiàng)快捷而簡(jiǎn)單的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。另外，利用紅外線診斷技術(shù)不需要停電，也不需要接觸，擁有直觀、可靠、安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且也可以在最短的時(shí)間內(nèi)診斷出變電設(shè)備存在的缺陷和故障，這樣就可以滿足變電設(shè)備安全運(yùn)行的要求，同時(shí)在改革變電設(shè)備檢修制度的時(shí)候也可以發(fā)揮積極作用。

1紅外診斷技術(shù)介紹

1.1紅外診斷技術(shù)的原理

在現(xiàn)實(shí)生活中，任何物體都在時(shí)刻發(fā)出紅外輻射，且物體熱量越高、能量越大，所散發(fā)出的紅外輻射能量也隨之升高。紅外輻射強(qiáng)度可以代表測(cè)量物體表面的溫度分布，在電力工程中，輸變電設(shè)備作為紅外線輻射的發(fā)射源，在正常工作時(shí)，紅外線輻射量不會(huì)出現(xiàn)明顯的增減，而當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，會(huì)出現(xiàn)紅外線的異常輻射。正是基于這一現(xiàn)象，使用傳感器將輸變電設(shè)備產(chǎn)生的紅外線信號(hào)進(jìn)行收集，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)整理后，以直觀數(shù)據(jù)或圖表的形式進(jìn)行輸出，使維修人員可以在不對(duì)設(shè)備進(jìn)行拆解的情況下，第一時(shí)間找到故障發(fā)生點(diǎn)，采取對(duì)應(yīng)措施。線路發(fā)熱量計(jì)算公式為：P=KfI2R式中P代表的是熱功率;K代表的是損耗的系數(shù);I表示的是電流值;R代表的是導(dǎo)體直流電阻的數(shù)值;f為附加損耗系數(shù)。當(dāng)P值發(fā)生顯著波動(dòng)時(shí)，即可代表對(duì)應(yīng)區(qū)域存在異常。由公式可知，輸變電設(shè)備熱功率與線路電阻成正比，而在實(shí)際情況下，輸變電設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，一般都會(huì)伴隨系統(tǒng)阻值的改變，紅外診斷技術(shù)正是利用這一原理，當(dāng)輸變電設(shè)備出現(xiàn)局部紅外輻射異常后，即可判斷此處電阻值發(fā)生異常改變，從而對(duì)故障位置進(jìn)行判斷。

1.2紅外診斷技術(shù)的特點(diǎn)

紅外診斷技術(shù)作為一項(xiàng)新型的診斷技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)在一定范圍內(nèi)開始應(yīng)用，這項(xiàng)技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）非接觸性。紅外診斷技術(shù)采用便攜式紅外線傳感器，對(duì)輸變電設(shè)備發(fā)出的紅外輻射進(jìn)行收集，采樣距離最大可達(dá)到50米，無需維護(hù)人員接觸輸變電設(shè)備，無需對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行拆解，即可找出故障點(diǎn)，非接觸的特點(diǎn)保障了維護(hù)人員的安全，盡可能少的拆解也提升了維修、檢查的效率。（2）直觀性強(qiáng)。紅外診斷技術(shù)將傳感器采集到的紅外線輻射信號(hào)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為可以直觀讀取的圖形，通過圖形中的溫度分布，即可迅速定位故障發(fā)生位置，紅外診斷技術(shù)直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)大大提升了檢測(cè)效率，降低了故障排查難度和工作量。

2輸變電系統(tǒng)常見熱故障

2.1內(nèi)部故障介紹

內(nèi)部故障一般出現(xiàn)在短路故障的時(shí)候，短路故障一般會(huì)導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生局部電流量提升的問題，導(dǎo)致溫度的不斷升高，在對(duì)產(chǎn)生的故障進(jìn)行檢修過程中，設(shè)備的溫度會(huì)有不同程度的提高。產(chǎn)生短路故障的情況下設(shè)備還會(huì)斷電，在把電流全部切斷之后，設(shè)備自身會(huì)因?yàn)槭艿街斑\(yùn)行溫度的影響產(chǎn)生局部以及整體降溫的情況。因此在對(duì)內(nèi)部故障給予相關(guān)檢測(cè)的時(shí)候，因?yàn)榧t外線對(duì)設(shè)備自身的殼體和結(jié)緣介質(zhì)產(chǎn)生的穿透力并不是很大，所以其產(chǎn)生的熱量主要的形式為熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)，通過這樣的方式完成熱量的發(fā)散，這種情況其本身并不會(huì)產(chǎn)生熱輻射，因此這種情況下如果采取紅外診斷技術(shù)就不能夠精確地完成對(duì)設(shè)備問題有效分辨與判斷，如果想要確認(rèn)故障的問題需要采取更為適合的檢測(cè)手段。

2.2外部故障介紹

外部故障產(chǎn)生的主要原因是輸電線路在使用過程中受到電力系統(tǒng)問題的影響，和內(nèi)部故障相比外部故障的比例相對(duì)較大，在10起故障中可能有9起故障都是因?yàn)橥獠恳蛩囟鴮?dǎo)致的，外部故障的主要原因被分成了下述幾種類型：（1）點(diǎn)與點(diǎn)的接觸點(diǎn)出現(xiàn)問題。因?yàn)榫€路彼此之間的接頭是目前電力系統(tǒng)故障相對(duì)頻繁的一個(gè)位置，主要表現(xiàn)在線路內(nèi)阻出現(xiàn)異常。如果不是持續(xù)的斷路，那么點(diǎn)和點(diǎn)之間接觸的位置其產(chǎn)生的紅外線輻射量保持在一個(gè)穩(wěn)定數(shù)值。但是其附近的數(shù)值則會(huì)產(chǎn)生異常波動(dòng)，但是上限值一般來講并不是很高，并且內(nèi)阻異常提升則會(huì)導(dǎo)致觸點(diǎn)位置的紅外線輻射量過度提升，并且還會(huì)產(chǎn)生較多的熱量。（2）絕緣材料受到不同程度的損壞。在輸變電設(shè)備運(yùn)行與使用的過程中，會(huì)受到實(shí)際使用時(shí)間的影響而不斷的老化，這種情況下設(shè)備表面使用的絕緣材料會(huì)因?yàn)槭軣岬葐栴}而出現(xiàn)問題，一旦使用的材料受到破壞那么則會(huì)為日后的使用帶來安全隱患。

3變電站設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中的紅外診斷技術(shù)的應(yīng)用

3.1早期故障的診斷

利用紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)變電站設(shè)備進(jìn)行早期故障診斷是電力企業(yè)的研究和應(yīng)用方向，符合電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。這樣，變電站設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)就可以發(fā)展成為設(shè)備的預(yù)防性維修。電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)具有重要意義。目前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)在電力領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。紅外狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和紅外診斷技術(shù)能夠有效地監(jiān)測(cè)和診斷變電站設(shè)備故障的所有缺陷。其優(yōu)點(diǎn)是距離遠(yuǎn)、無采樣、無接觸、無倒塌，而且能直接、快速地診斷出變電站設(shè)備的早期故障。

3.2設(shè)備遠(yuǎn)程檢測(cè)

采用紅外測(cè)溫技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備的遠(yuǎn)程檢測(cè)。通過現(xiàn)場(chǎng)的溫度監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理分析的操作設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和及時(shí)的檢測(cè)和分析內(nèi)部和外部故障的設(shè)備，可以找到問題的根源，可以采用有效的和有針對(duì)性的措施來解決問題，以確保電網(wǎng)安全性和有效率運(yùn)行。

3.3紅外溫度記錄

紅外溫度記錄方法主要采用熱像儀對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，主要被應(yīng)用在變電站設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)測(cè)試、設(shè)備性能測(cè)試。紅外溫度記錄法靈敏度高，能夠有效的防止電磁場(chǎng)的干擾，在實(shí)際應(yīng)用中效果明顯。同時(shí)，紅外測(cè)溫技術(shù)的使用范圍十分的廣，為了準(zhǔn)確診斷變電站設(shè)備的故障，可以在-2000～20c之間以0.05℃的分辨率對(duì)變電站設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和排除，便于采取有效的措施加以處理。

3.4電力變壓器

作為變電站的主要設(shè)備，為了保證電力變壓器的正常運(yùn)行，通過對(duì)變壓器元件熱圖像檢測(cè)的比較，可以找到主變壓器套管和套管泄漏等問題，在檢測(cè)中可以檢測(cè)到以下故障：高壓套管的介電損耗過大：為了防止套管體發(fā)熱、主變壓器體發(fā)熱和高溫背景的影響，還應(yīng)注意調(diào)整觀測(cè)角度和背景。漏磁屏蔽局部發(fā)熱：主變壓器漏磁屏蔽不良，導(dǎo)致屏蔽過熱。其他部位的油位異常：許多金屬容器液位能夠正確反應(yīng)，如油枕的油位。

3.5斷路器

斷路器是變電站的一種主要設(shè)備。斷路器的檢測(cè)干擾較小，大多數(shù)斷路器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易檢測(cè)故障，檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性高。可檢測(cè)故障的類型是：斷路器故障：它是由零件金屬表面的熱量引起的。其鐵芯或一次線圈出現(xiàn)問題也可能導(dǎo)致斷路器故障。接觸不良引起的發(fā)熱：陶瓷襯套相關(guān)金屬處發(fā)熱的現(xiàn)象，可能是由于靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸與中間觸頭接觸不充分造成的。

結(jié)語

在變電設(shè)備故障診斷中，紅外線診斷技術(shù)是一種非常有效的方式，這一技術(shù)的使用需要配合維修人員做好設(shè)備異常的具體診斷，這樣才可以準(zhǔn)確、及時(shí)的找到故障的位置與故障出現(xiàn)的具體情況，以便維修人員可以針對(duì)故障做好相對(duì)應(yīng)的處理，極大限度的控制變電設(shè)備故障發(fā)生率，確保設(shè)備可以安全、持續(xù)的運(yùn)行下去。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐銘.紅外診斷技術(shù)在變電設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用解析[J].通訊世界，2019（02）：84-85.

[2]陳寶怡.紅外診斷技術(shù)在高壓斷路器內(nèi)部發(fā)熱故障中的應(yīng)用[J].高壓電器，2020（05）：92-95，99.

[3]羅軍川.電氣設(shè)備紅外診斷技術(shù)及在四川電網(wǎng)的應(yīng)用研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2020.