● 遼寧·國網(wǎng)大連供電公司 李金哲

1 紅外技術(shù)概述

紅外技術(shù)是研究紅外輻射的產(chǎn)生、傳遞、轉(zhuǎn)換、探測并實現(xiàn)在實際工作中應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)。紅外技術(shù)的原理是基于自然界一切溫度高于絕對零度的物體在不斷地、自發(fā)地輻射出紅外線，也就是說，自然界的一切物體都存在著一種與人眼能辨別的反射圖形十分相似的熱輻射圖形。因此，可以通過紅外技術(shù)把這種物體上存在的熱輻射圖形轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢姷臒釄D像。

紅外技術(shù)具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體以及準(zhǔn)確、快速、直觀等特點，在供電企業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，并取得顯著的效果，為設(shè)備的在線檢測和故障判斷提供了依據(jù)，便于檢修人員及時采取合理的處理措施，減少了因過熱缺陷而造成的停電，有效地預(yù)防了事故的發(fā)生，大大提高了設(shè)備運行的可靠性，業(yè)已成為一種普及型的應(yīng)用技術(shù)。

2 紅外技術(shù)在電氣設(shè)備方面的應(yīng)用

電氣設(shè)備的熱故障一般可分為外部熱故障和內(nèi)部熱故障2種。外部熱故障是指發(fā)生在裸電導(dǎo)體的接觸部分、刀閘觸頭和電氣設(shè)備的出線聯(lián)絡(luò)處的熱故障，當(dāng)這些部位由于接觸表面不平整、氧化或連接質(zhì)量不好時，就會引起接觸電阻增大，從而導(dǎo)致異常發(fā)熱。內(nèi)部熱故障是指發(fā)熱的部位在設(shè)備內(nèi)部，被絕緣材料或金屬外殼所密封。不同的電氣設(shè)備的內(nèi)部熱故障的形成原因不盡相同，直接測量和判斷比較困難，一般均通過設(shè)備外部的溫度分布情況，間接地加以判斷認(rèn)定。

2.1 變壓器的熱故障及診斷

電力變壓器的的引線接頭過熱、套管將軍帽過熱、油路系統(tǒng)堵塞引起的熱缺陷以及變壓器箱體渦流發(fā)熱等缺陷，都可以通過紅外熱像儀檢測出來。接頭過熱和套管將軍帽過熱的熱像特征是以接頭和將軍帽為中心的熱像，但將軍帽過熱一般是由于內(nèi)部引線焊接不良造成的，屬于套管內(nèi)部的熱故障。當(dāng)油路系統(tǒng)發(fā)生堵塞時，由于堵塞處無熱油循環(huán)，相應(yīng)的熱像比較暗淡，同時根據(jù)這一特征也可以看出變壓器油枕或套管油位是否正常。

油浸變壓器的內(nèi)部熱故障用紅外熱像儀很難檢測出來，因為變壓器內(nèi)部異常，比如鐵芯硅鋼片短路或鐵芯多點接地等發(fā)出的熱量，經(jīng)過油流的循環(huán)冷卻后很難在變壓器的外部反映出來。如果確實需要用紅外熱像儀檢測變壓器內(nèi)部是否有異常發(fā)熱，則可以在吊芯（吊罩）的情況下，給變壓器施加一定的空載勵磁電壓來進(jìn)行測量。

2.2 開關(guān)的熱故障及診斷

開關(guān)的熱故障可以分為載流回路熱故障和絕緣熱故障2大類。

載流回路熱故障是指動靜觸頭或中間觸頭接觸不良以及開關(guān)的出線端子與導(dǎo)線聯(lián)接不良引起的熱故障。出線端子與導(dǎo)線聯(lián)接不良引起的熱故障屬于外部熱故障，其熱像特征是以發(fā)熱部位為中心的熱像。少油斷路器動靜觸頭接觸不良產(chǎn)生的熱量大部分經(jīng)頂帽散出，所以其熱像是以頂帽和出線端子為中心的熱像；中間觸頭接觸不良的熱像是以中間法蘭為中心的熱像。由于多油斷路器的導(dǎo)電回路在油箱的上部，所以其動靜觸頭接觸不良的熱像是以油箱上部為中心的熱像，而且由于多油斷路器的散熱較好，因此對其內(nèi)部熱故障的判斷和認(rèn)定更應(yīng)引起注意。

斷路器的絕緣熱故障是指絕緣油、提升桿及滅弧室受潮、劣化引起的熱故障，通常伴隨著整體發(fā)熱，呈現(xiàn)出整體發(fā)熱的熱像。

2.3 隔離開關(guān)的熱故障及診斷

隔離開關(guān)的熱故障主要發(fā)生在握手處及移動頭上，是由于接觸不良引起的，屬于外部熱故障。其熱像是以握手處及轉(zhuǎn)動頭為中心的熱像，在紅外熱像儀上可以很直觀地做出判斷。

2.4 互感器的熱故障及診斷

電流互感器的熱故障多是由于內(nèi)部導(dǎo)體連接不良引起的，熱量大部分經(jīng)頂帽散出，所以其熱像是以頂帽和接線板為中心的熱像。當(dāng)電流互感器絕緣不良時，會引起整體發(fā)熱，呈現(xiàn)出整體發(fā)熱的熱像。電壓互感器由于在正常運行時，通過的電流很小，所以不存在電流效應(yīng)發(fā)熱的問題，只是在整體絕緣不良時會引起異常發(fā)熱，呈現(xiàn)出整體發(fā)熱的熱像。

2.5 電纜的熱故障及診斷

高壓電纜的熱故障主要發(fā)生在電纜頭的三叉處，由于包扎不良引起電纜頭整體發(fā)熱，呈現(xiàn)出整體發(fā)熱的熱像。此外，還可能由于電纜頭的線鼻子連接不良造成電纜頭局部發(fā)熱，呈現(xiàn)出局部過熱的熱像。

2.6 避雷器的熱故障及診斷

當(dāng)閥門避雷器嚴(yán)重受潮或并聯(lián)電阻老化阻值下降后，該節(jié)避雷器與同組的其他節(jié)相比分布電壓降低，因而發(fā)熱降低，其熱像暗淡，而其他節(jié)發(fā)熱增加，熱像特別明亮。避雷器上的熱像分布與電壓分布完全對應(yīng)，當(dāng)避雷器的并聯(lián)電阻斷開后，該組避雷器的泄漏電流很小，溫升接近于零，以并聯(lián)電阻為中心的熱像消失。

氧化鋅避雷器的熱像分布與其他電壓分布完全對應(yīng)，在受潮時會造成局部或整體發(fā)熱，呈現(xiàn)出局部或整體發(fā)熱的熱像。

2.7 耦合電容器的熱故障及診斷

耦合電容器的熱故障主要是由于內(nèi)部絕緣受潮或劣化，使介質(zhì)損耗增大而引起的，其熱像特征是整相或整節(jié)耦合電容器整體發(fā)熱。耦合電容器的溫升不大，一般通過相間比較進(jìn)行判斷，如果相間溫度差別在2℃以上，則耦合電容器內(nèi)部可能存在故障，應(yīng)通過電氣試驗進(jìn)行綜合的分析判斷。

3 紅外技術(shù)在輸電線路方面的應(yīng)用

輸電線路的過熱故障，通常出現(xiàn)在導(dǎo)線線夾、T型接頭、壓接管以及導(dǎo)線斷股等部位。造成這類局部過熱的主要原因是：線夾螺栓松動或壓接管等一類接頭接觸不良，引起載流接觸面電阻較大而導(dǎo)致局部溫度升高，或壓接管產(chǎn)生渦流而引起過熱。

3.1 線夾的過熱故障

電力導(dǎo)線線夾發(fā)生的熱缺陷較多，其原因也是多方面的，比如線夾受氧化腐蝕使接觸電阻增大，線夾壓緊螺栓松動，線夾結(jié)構(gòu)不好使導(dǎo)線在線夾端口受傷斷股，線夾結(jié)構(gòu)造成的渦流損耗發(fā)熱等。利用紅外熱像儀可以直觀地測出線夾的溫度。

3.2 壓接管的過熱故障

壓接管是一種用于連接導(dǎo)線的專用模具，導(dǎo)線壓接質(zhì)量的好壞，在很大程度上取決于整個壓接工藝。由于受條件限制，一般在進(jìn)行壓接后僅憑肉眼觀察壓接表面是否完好，原則上不再采用設(shè)備儀器對整個壓接部位進(jìn)行內(nèi)外檢測，因而無法保證壓接質(zhì)量。另外，在壓接管閉環(huán)的情況下，還可能因為渦流而發(fā)熱。采用紅外檢測技術(shù)能夠發(fā)現(xiàn)壓接管的過熱缺陷。

3.3 導(dǎo)線斷股、散股的檢查

對導(dǎo)線的斷股、散股的檢查是紅外技術(shù)的又一應(yīng)用。導(dǎo)線斷股將造成載流截面減小，電流密度增大，因此在導(dǎo)線斷股處將產(chǎn)生較高的溫度，呈現(xiàn)出比較明亮的熱像。導(dǎo)線散股將呈現(xiàn)出明暗相間的熱像，所以應(yīng)用紅外熱像儀可以很容易地檢查出導(dǎo)線的斷股、散股情況。

3.4 零值及低值絕緣子的檢查

當(dāng)絕緣子的絕緣電阻值降低到一定程度時，其電容電流增大，發(fā)熱功率增大，溫度升高，呈現(xiàn)以鐵帽為中心的熱像。當(dāng)絕緣子的絕緣電阻進(jìn)一步下降到接近零時，其發(fā)熱功率也近似于零，幾乎看不到明顯的熱像，據(jù)此可以檢查有無零值或低值絕緣子。

3.5 積污絕緣子的檢查

當(dāng)絕緣子表面未受污染時，流過絕緣子的電流主要是電容電流，當(dāng)絕緣子表面臟污時，則增加了表面的電導(dǎo)電流。當(dāng)天氣干燥時，電導(dǎo)電流很小，當(dāng)天氣潮濕時流過絕緣子表面的電導(dǎo)電流增大，從而使積污絕緣子的發(fā)熱功率增大，溫度升高，呈現(xiàn)以積污絕緣子為中心的熱像圖。當(dāng)然，原則上只有在天氣潮濕的情況下，才能檢查出積污絕緣子。

4 結(jié)束語

紅外技術(shù)是一種診斷電氣設(shè)備和線路故障的有效的先進(jìn)技術(shù)，屬于非接觸式的檢測手段。一方面它在設(shè)備運行時進(jìn)行，減少了停電時間；另一方面它對設(shè)備不會產(chǎn)生任何損害，而且可以掌握設(shè)備熱狀態(tài)變化，合理確定檢修時間。紅外技術(shù)檢測速度快，工作效率高，而且可以清楚地顯示故障部位和故障的嚴(yán)重程度，比傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗更有效地檢測出運行電壓、負(fù)荷電流有關(guān)的設(shè)備缺陷。

目前，供電企業(yè)由計劃檢修向狀態(tài)檢修過渡，紅外技術(shù)能夠適應(yīng)這種需要。實踐表明，供電系統(tǒng)的許多事故最初都伴隨著異常發(fā)熱，由于得不到及時處理而釀成事故。所以紅外技術(shù)可以通過檢測設(shè)備的溫度來判斷設(shè)備的運行狀態(tài)，為狀態(tài)檢修提供有利的科學(xué)依據(jù)。