張義華

【摘 要】紅外測溫技術(shù)在電力設(shè)備運行維護中應(yīng)用廣泛。它可以有效監(jiān)測電力設(shè)備熱缺陷，及時發(fā)現(xiàn)事故隱患和故障先兆，對早期故障缺陷做出科學預測，從而采取相應(yīng)合理、可靠的處理措施，降低電力設(shè)備故障率，減少停電次數(shù)，提高電力設(shè)備運行的安全性、可靠性。本文分析了電力設(shè)備熱缺陷產(chǎn)生的原因、種類、及特點，總結(jié)了熱缺陷分析診斷的常用方法，闡述了紅外測溫技術(shù)在電力設(shè)備運行維護中的典型應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】紅外測溫技術(shù)；電力設(shè)備；熱缺陷；運行維護

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電力設(shè)備數(shù)量急劇增加。為提高電網(wǎng)供電可靠性，需要隨時對電力設(shè)備進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

電力設(shè)備發(fā)生故障的具體表象絕大多數(shù)表現(xiàn)為溫度的異常，因此，可以將溫度監(jiān)測值作為設(shè)備狀態(tài)評估和分析的重要依據(jù)。傳統(tǒng)的接觸式測溫方式，需要將溫度傳感器附著在測溫目標上，與被測對象進行充分的熱交換，經(jīng)過一定的時間才能達到熱平衡，存在延遲現(xiàn)象，不能滿足現(xiàn)代電力設(shè)備測溫的需求。

紅外測溫具有方便快捷、靈敏度高、測溫范圍大、非接觸性遠距離測量、被測設(shè)備不停運等優(yōu)點。應(yīng)用紅外測溫技術(shù)對運行中電力設(shè)備進行實時監(jiān)測，能夠迅速、準確發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備缺陷和故障，使相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)解決措施，具有不停電、不解體、不接觸、遠距離、可大面積快速掃描成像、準確高效的特點。因此，紅外測溫技術(shù)在電力設(shè)備故障診斷中得到了廣泛的應(yīng)用，對保障電力設(shè)備安全運行，提高電網(wǎng)供電安全性和可靠性起到了重要作用。

1 電力設(shè)備常見熱缺陷分類及特點

1.1 按熱缺陷產(chǎn)生原因

電力設(shè)備熱缺陷按照產(chǎn)生的原因包括：電流制熱型缺陷、電壓制熱型缺陷和其它制熱型熱缺陷。

電力設(shè)備和輸電線路的裸露電氣接頭，因為連接不良，接觸電阻增大而產(chǎn)生的缺陷，均為電流制熱型缺陷。通常將由傳導電流在電阻上產(chǎn)生發(fā)熱的設(shè)備，稱為電流制熱型設(shè)備。

許多高壓電力設(shè)備的內(nèi)部絕緣由于密封不良，進水受潮，或者因絕緣介質(zhì)老化，介質(zhì)損耗增大，都會導致電氣絕緣性能下降，甚至會出現(xiàn)局部放電或擊穿，這種缺陷是電介質(zhì)（材料）的有功損耗而形成，這類缺陷的發(fā)熱功率與運行電壓的平方成正比，而與電流大小無關(guān)，稱為電壓致熱型缺陷。

其它致熱型缺陷：具有磁回路的高壓電氣設(shè)備，由于設(shè)計不合理或運行不正常而造成漏磁，或者由于鐵芯質(zhì)量不佳或片間局部絕緣破損，引起短路環(huán)流和鐵損增大，可分別導致鐵制箱體渦流發(fā)熱或鐵芯局部過熱。有些高壓電氣設(shè)備雖然其內(nèi)部故障本身并不會產(chǎn)生過熱，但是，由于出現(xiàn)故障后或改變其正常運行時的電壓分布或泄漏電流，因而在設(shè)備外表面產(chǎn)生異常的特征性熱場分布。許多油浸高壓電氣設(shè)備（如油斷路器、變壓器套管等），會因漏油而造成缺油或假油位。由于油面上下介質(zhì)熱物性參數(shù)差異較大，在設(shè)備外表可產(chǎn)生與油位對應(yīng)的明顯溫度梯度。

1.2 按熱缺陷位置

電力設(shè)備熱缺陷按照出現(xiàn)的位置分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。

外部缺陷主要是指致熱效應(yīng)部位裸露，以局部過熱的狀態(tài)向其周圍輻射紅外線，其紅外熱圖像顯示出以該故障為中心的熱場圖。從設(shè)備的熱圖像中可直觀地判斷是否存在外部缺陷，根據(jù)溫度分布場可準確地確定故障的部位，并能用紅外點溫儀直接檢測出缺陷。

內(nèi)部缺陷主要是指封閉在固體絕緣、油絕緣以及設(shè)備殼體內(nèi)部的電氣回路故障和絕緣介質(zhì)劣化所引起的熱缺陷。內(nèi)部缺陷一般包括以下幾類：由于電氣連接不良或接頭（觸頭）接觸不良引起的發(fā)熱；由于介質(zhì)損耗引起的發(fā)熱；由于電壓分布不均勻或泄露電流過大引起的發(fā)熱；由于絕緣老化、受潮、缺油等，產(chǎn)生局部放電后形成的發(fā)熱；由于設(shè)計不合理、運行不佳和磁回路不正常引起的發(fā)熱等。

2 設(shè)備熱缺陷的診斷方法

2.1 表面溫度判斷法

根據(jù)測定的設(shè)備表面溫度數(shù)值，參照國家有關(guān)規(guī)定的標準，結(jié)合環(huán)境氣候條件、負荷大小、設(shè)備的重要性等實際情況，分析判斷設(shè)備缺陷性質(zhì)和故障類型。此方法簡單、直觀、實用性強，但負荷較小，故障點發(fā)熱不明顯時，會出現(xiàn)漏判、誤判的情況，一般只用于簡單的外部熱缺陷的判斷。

2.2 相對溫差判斷法

相對溫差判斷法需測定發(fā)熱點和正常點和環(huán)境參照體的溫度。相對溫差是兩個對應(yīng)測點之間的溫差比發(fā)熱點溫升的百分數(shù)。相對溫差判斷法就是根據(jù)計算出的相對溫差，結(jié)合有關(guān)的判斷標準，對熱缺陷故障進行分析判斷。相對溫差一般用于電流致熱設(shè)備的判斷，這種方法可以排除負荷及環(huán)境溫度對紅外診斷結(jié)果的影響。

2.3 同類比較法

所謂同類設(shè)備指同一回路的同型設(shè)備和同一設(shè)備的三相，即它們的狀況、環(huán)境溫度及運行歷史背景相同的同型設(shè)備。同類比較法是指對同類設(shè)備的對應(yīng)部位溫度值進行比較，可以容易地判斷出設(shè)備是否正常。在使用時，要注意三相設(shè)備同時產(chǎn)生發(fā)熱故障的可能性。同類比較法對電流致熱設(shè)備和電壓致熱設(shè)備都適應(yīng)。對于電壓致熱設(shè)備還可以用允許溫升和同類允許溫差來判斷。

2.4 檔案分析法

分析同一設(shè)備不同時期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，如溫升、相對溫差和熱圖譜等，得到設(shè)備致熱參數(shù)的變化和變化速率，判斷設(shè)備運行狀態(tài)是否正常。使用這種方法的前提是已收集以往紅外檢測設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)檔案。

2.5 熱圖譜分析法

熱圖譜分析法是用設(shè)備正常狀態(tài)下的熱譜圖與異常狀態(tài)下的熱譜圖對比，根據(jù)兩者的差異進行判斷熱缺陷。此種方法是一種有效的精密診斷方法，也是目前電壓致熱設(shè)備常采用的方法。

3 紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用

紅外測溫技術(shù)是利用紅外線技術(shù)的基本運行原理，對電力設(shè)備進行溫度監(jiān)測，以此判定電力設(shè)備是否正常運行的一種實時在線的監(jiān)測技術(shù)。首先運用紅外探測器，將電力設(shè)備的熱輻射功率信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并運用成像設(shè)備將所轉(zhuǎn)化過的電信號準確輸出。物體被掃描的空間位置和模擬對象的表面溫度，擴散到屏幕上，得到熱像圖和物體表面相應(yīng)的熱分布?，F(xiàn)場工作人員根據(jù)設(shè)備實時溫度信息，判斷設(shè)備是否存在熱缺陷，通過分析熱缺陷的成因、表現(xiàn)、嚴重性等，確定設(shè)備故障部位及類型情況，并采取相應(yīng)措施。

3.1 電力設(shè)備巡檢工作應(yīng)用

電力設(shè)備巡檢方法一般為目測、手摸和耳聽設(shè)備的運行情況。但目測往往只能發(fā)現(xiàn)一些表面的問題，而不易發(fā)現(xiàn)發(fā)展性、延伸性、隱藏性的故障。手摸和耳聽方法存在一定缺陷和危險。應(yīng)用紅外測溫技術(shù)對電力設(shè)備巡檢，能有效解決上述問題，彌補人工巡視的缺點，提高巡檢工作質(zhì)量，保證電力設(shè)備正常進行。

3.2 隔離開關(guān)刀口發(fā)熱檢測應(yīng)用

隔離開關(guān)刀口發(fā)熱的主要因素是隔離開關(guān)長期暴露在空氣中，經(jīng)過長時間氧化侵蝕，連接件表面形成一層氧化膜，表面電阻與接觸電阻增大，導致出現(xiàn)發(fā)熱的異?，F(xiàn)象。應(yīng)用紅外測溫技術(shù)，可以對隔離開關(guān)在安裝、長期工作時刀口發(fā)熱情況進行監(jiān)測，及時（下轉(zhuǎn)第308頁）（上接第214頁）排除日后隱形電阻造成的發(fā)熱受脹問題，確保電流的通過和電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3.3 線夾發(fā)熱檢測應(yīng)用

導致線夾發(fā)熱的關(guān)鍵因素是導線長期裸露在外運行，部分接觸部位會發(fā)生氧化現(xiàn)象，彈簧墊片氧化使線夾松動或脫節(jié)，造成線路接觸電阻增大或接觸不良，產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。使用紅外測溫技術(shù)，能實時對彈簧片和導線進行監(jiān)測，使操作人員及時發(fā)現(xiàn)并排除線夾發(fā)熱故障。

3.4 變壓器定期檢查應(yīng)用

工作人員應(yīng)根據(jù)變壓器最大允許工作溫度，對變壓器外殼、線圈和電源終端等進行定期檢查，避免超過廠家標出的最高溫度而造成線圈絕緣性能破壞，危及安全，導致停機等事故。紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用，可盡早發(fā)現(xiàn)變壓器存在的熱缺陷和安全隱患，做到早發(fā)現(xiàn)早預防，提高變壓器定期檢查的質(zhì)量，防止事故發(fā)生。

4 結(jié)束語

紅外測溫技術(shù)特有的非接觸、實時快速、形象直觀、準確度高及適用面廣等優(yōu)點，使它成為監(jiān)測電力設(shè)備熱缺陷的有效手段之一。利用紅外測溫技術(shù)可以監(jiān)測電力設(shè)備運行狀態(tài)，判斷電力設(shè)備缺陷，預防設(shè)備發(fā)生重大事故，及時發(fā)現(xiàn)缺陷和故障點，有效保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用， 不僅可以減少運行設(shè)備的事故發(fā)生率，還可以大大降低設(shè)備的檢修費用。隨著紅外測溫技術(shù)的不斷發(fā)展，它將在電力設(shè)備運行維護中得到更廣泛運用。

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[責任編輯：曹明明]