王浩++章勇++程訓(xùn)超

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

[關(guān)鍵詞]熱成像；紅外；變電；設(shè)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(shù)在電力設(shè)備狀態(tài)檢測中優(yōu)勢明顯，它是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測輸變電設(shè)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(shè)備表面的熱分布場相對應(yīng)。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(zhuǎn)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(xué)技術(shù)的進步，在光學(xué)透膜、數(shù)字信號分析芯片、圖像處理等軟硬件技術(shù)等領(lǐng)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(shè)備應(yīng)用范圍

運行中的電力設(shè)備，通常泛指各類導(dǎo)線連接起來組成通電回路，通過絕緣子將導(dǎo)線懸掛于桿塔上，并保護導(dǎo)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(jīng)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(guān)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(jù)大量紅外測溫檢測結(jié)果來看，高壓設(shè)備中的熱缺陷較多，主要集中在設(shè)備引線連接處、跳線線夾、接續(xù)管、耐張線夾、分裂連接導(dǎo)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(shè)備主要的發(fā)熱原因有：

1.設(shè)備氧化腐蝕。由于設(shè)備外部導(dǎo)體接頭部位長期裸露在大氣中運行，長年受到日曬、雨淋、風(fēng)塵結(jié)露等侵蝕，造成設(shè)備導(dǎo)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(jīng)的電流產(chǎn)生熱效應(yīng)，加劇設(shè)備裂化程度。

2.導(dǎo)線接頭松動。導(dǎo)體連接部位在長期遭受機械震動、抖動或在風(fēng)力作用下擺動，使導(dǎo)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(zhì)量差。

（1） 設(shè)備連接處的接頭緊固件未緊到位；

（2） 設(shè)備安裝時，螺絲上下緊固未放平墊圈或彈簧墊圈，受氣溫?zé)崦浝淇s的影響而松動；

（3） 鋁導(dǎo)線與銅接點連接未加銅鋁過渡接頭；

（4） 線夾與導(dǎo)線接續(xù)前未清刷，沒有涂電力復(fù)合脂，或復(fù)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(jié)構(gòu)不好或線夾大小與導(dǎo)線不配套，輸電線連接點前后截面及導(dǎo)流能力不匹配；導(dǎo)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(yīng)注意的問題

在紅外熱成像儀器拍攝設(shè)備時，存在一些困難，首先當(dāng)設(shè)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(yīng)在進行電力設(shè)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(shè)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(shè)備的具體狀態(tài)。若現(xiàn)場的設(shè)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(shè)備的溫度觀測，及時發(fā)現(xiàn)電力金具發(fā)熱故障。

再者，電力設(shè)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(shè)置水平及跨度，將溫度范圍設(shè)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(yīng)注意一些事項：

1.紅外圖像力求清晰，其他可用系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

2.圖像的調(diào)色可在系統(tǒng)設(shè)置中選擇，例如Rain為為多色板，在溫差不大時經(jīng)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(diào)，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(jù)需要選擇直線、曲線（點住該功能按鈕向下拖即出現(xiàn)）?？墒褂枚鄿囟染€分析，溫度曲線的鏈接、顏色可設(shè)置（在溫度曲線上點右鍵）。

4.風(fēng)速大于2米/秒時，檢測結(jié)果不準，風(fēng)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(jié)果經(jīng)常會大大低于環(huán)境溫度，這可能是由于導(dǎo)線表面有覆冰、積塵或者風(fēng)速過大。

3 紅外熱成像儀在變電設(shè)備檢測中的實例

某月某日，天氣晴；

環(huán)溫/濕度：25.8℃ / 60%；

設(shè)備名稱：XX變電站，10kV I#電容器B相接頭。

（見表1）

分析結(jié)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(shè)備I類缺陷。

熱成像圖片及設(shè)備實物如圖所示：

4 結(jié)論

紅外熱成像技術(shù)作為一種有效的技術(shù)手段，具有簡單高效、直觀形象、不影響設(shè)備運行、安全方便的諸多優(yōu)點，可以對輸變電設(shè)備，如絕緣子、導(dǎo)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(shù)是設(shè)備在遠行中的真實技術(shù)狀態(tài)，設(shè)備運維人員就可以對管轄的所有設(shè)備運行狀態(tài)實施管理，并根據(jù)每臺設(shè)備的狀態(tài)演變情況進行有目的的維修。紅外熱成像技術(shù)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(shù)工作在設(shè)備的實時監(jiān)視方面還沒有普及，需要積累現(xiàn)場數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。從而全面提升電網(wǎng)運行管理水平，滿足了變電設(shè)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(xué)學(xué)士，高級工程師，高級技師，主要從事調(diào)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(wǎng)工程建設(shè)及項目管理工作。

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