探讨红外测温诊断技术在500kV变电运行中的实践思路

2014-03-27

中国新技术新产品 2014年18期

（国网四川省电力公司检修公司，四川成都 610000）

艾棣

（国网四川省电力公司检修公司，四川成都 610000）

在电力设备与输送系统里，电力设备发热缺陷是引发电网事故的重要元凶，检查电力设备的运行情况是巡视人员检查的重要工作，鉴于输变电设备电压高、持续供电的特殊性，这就要求在不触及、不断电、不靠近的情况下对其进行检测。红外测温诊断技术就是这样的一种先进的监测手段，它可以在满足以上条件的情况下实现对电力设备与输送系统的监测任务，可以有效地发现、处理和预防重大事故发生。本文就红外测温诊断技术的理论特点与运用做一个探讨，并结合该技术在500kV变电运行的实际应用，介绍一些应用实例。

红外测温诊断技术；500kV变电设备；线路监测；检测实践

一、引言

在我国经济保持高速发展的前提下，我国的电力形势经常处于高负荷运转的状态。为了保障电力设备与输送系统的安全稳定运行，电力巡视人员的重要工作就是检查检测电力设备的运行情况，常规的眼看、鼻嗅、耳听等巡视方法不能及时发现设备发热缺陷和诊断发热严重程度，我公司2010年新增两座500kV变电站，同时配备了红外测温诊断设备，实现了运用该技术对运行中的多座500kV变电站的检测。经过这几年的运行，该技术大大提高了发现电力设备与输送系统缺陷的能力，在减少人力的同时，有效地保障了错峰调电、特殊保电、高负荷供电等，保证了电网的常年安全运行。

二、红外测温诊断技术论述

1 红外测温的基础理论

红外线是一种电磁波，它的频段位于可见光与无线电波之间，红外线是物体自身分子运动而产生的辐射波，凡是自身温度在绝对零度以上的物体，都可以释放出红外线。基于这一原理，使用红外线探测仪，就可以探测到肉眼看不见的物体，经过电子显影仪，把红外检测仪探测到的红外信号转换成电信号，输出可以成像的电信号，得到热相图，就可以看到物体表面的热分布轮廓，进行科学合理的分析之后，就能够得到探测物体的变化情况。

2 红外检测的特点

红外测温诊断技术的核心是红外测温，其主要特点是应用性非常广泛，温度高的、温度低的；导热性好的、导热性差的；运动的、静止的；体积大的、体积小的；热容量高的、热容量低的；固体、液体、气体；表面的、内部的等情况，只要有温度，都可以使用红外测温技术进行检测。检测速度快、范围宽、干扰小、灵敏度高、使用方便。在一些危险环境下、具有腐蚀性、伤害性特点的地方，使用红外测温诊断技术，是十分方便可靠的。

3 浅析红外成像

图1 ThermaCAMP60红外热像仪

红外成像仪将红外测温检测到的光辐射信号变成电信号，经过放大，呈现到屏幕上，从而可以得到直观的被测物体的热状态特征。在具体的电力设备与输送系统的检测过程中，首先检测到电力设备的热缺陷，就能够及时发现电气设备在运行中存在的隐患与先兆，方便专业人员及时制定相应的处理措施，排除隐患，从而消灭隐患，降低电气设备故障率，提高电气设备运行的安全性、可靠性。在整个检测过程中，可以做到不停机、不触碰，具有快速、准确、客观、普遍的特性。

目前常用的红外热像仪为ThermaCAMP60第四代非致冷长波焦平面红外热像仪，如图1所示。

三、红外测温诊断技术的应用

1 变电运行中的热缺陷

说到红外测温诊断技术的应用，就要先了解变电设备与输送线路的热缺陷。

热缺陷是指电力设备与输送线路因为接触不良而出现的发热现象。多发生于导线接续管、并沟线夹等地方，按照对设备与安全生产的危害程度，分作三种，分别是：一般性热缺陷、严重性热缺陷和紧急性热缺陷。

（1）一般性热缺陷：其特点是温度比正常值升高10～20℃，经红外测温，呈现轻微的热像特征，多是由于负荷电流超标而导致，升温部位一般在线路的接头处。当出现这种情况的时候，需要引起重视，密切关注热缺陷的发展状况。

（2）严重性热缺陷：其特点有三，一是温度比正常值升高20～40℃；二是界面温度在60～80℃；三是不同地方的相同设备之间，发生热缺陷的设备的温度是正常设备温度的l.5～2倍，红外成像特征明显。这表明发生热缺陷的地方，已发生严重的热损伤现象，已经严重威胁到设备的正常运行。当出现这种情况的时候，必须密切监视，最好能够立即停运检修。

（3）紧急性热缺陷：其特点是发热点的温度比正常值升高40℃或以上，红外成像非常清晰，外观呈现显著的烧伤。根据国标GB763—90所规定，在这种情况下，发热点的温度实际上已经超过了电力材料最高耐温值。该种缺陷随时，当出现这种情况的时候，必须立即停电，彻底检修相关线路与设备，否则极易产生恶性事故。

2 检测热缺陷的方法

2.1 警戒温升法

警戒温升法就是设置电力线路的警戒值，根据不同工作环境而设置不同的相对升温数值，当检测到工作环境的温度升至警戒数值的时候，就可以按照事先制定的标准执行不同的补救措施。该方法的优点是简单、直观、实用性较强，同时也存在若干不足：对于高空输变电线路，不能准确测定工作环境的温度，一般采用与地表工作环境的温度作为参考标准，势必存在相当大的误差；另外，设备在不同工作环境下的温度变化是不一样的，但是，其自身发热出现隐患与外境的温度变化没有直接关系。比如，光照强度与时长必然会影响设备的温度变化情况。显而易见，单纯使用这种方法对热缺陷进行分析，存在着若干不方便。

2.2 相对温升法

依据电力行业制定的《带电设备红外诊断技术应用导则》（以下简称《导则》）标准，通过分析相对温差，以相对温差作为判断依据，对电力线路热缺陷进行分类的方法称作相对温升法。该方法的具体做法是选取被测对象附近的线路与设备正常的工作温度作为参考值，依照《导则》中的计算公式进行计算，当计算结果大于等于35时为一般缺陷，大于等于80时为重大缺陷，大于等于95时为紧急缺陷。该方法可以有效地避免警戒温升法的不足，克服了外界环境的干扰，提高了检测的准确性。

3红外诊断技术在电力线路检测中的应用

红外诊断技术在电力线路检测中具有广泛的应用，从以下5个方面做一个诠释。

3.1 在日常巡检中的应用

在巡检人员进行日常巡检的时候，携带便携式红外检测仪，对巡检对象做常规的红外测温检测，对于发现的微小问题做随机处理，做好档案记录，积累设备与线路的运行参数。

3.2 在设备与线路的定期普查中的应用

不同的设备，不同的线路，不同的工作环境，决定了它们的普查时间是不一样的，依据不同的标准制定各自的定期普查日期，应用红外检测仪对其进行全面细致的红外测温检测，同时做好定期普查档案记录。

3.3 在重点目标做重点检测中的应用

对于重点设备与线路，除了认真做好常规与定期检查之外，还需要进行重点检测，尤其是对于负荷长期比较高的设备与线路，应该做重点检测安排，运用红外测温技术开展多角度的全方位的检测。

3.4 在停机大修中的配合性应用

当计划对系统设备做停机大修的时候，可以在停机前和送电后，运用红外测温技术，对相关设备与线路进行确认目标、跟踪监测、检查效果等应用。

3.5 在新设备基础检修中的应用

当系统更新设备或材料的时候，运用红外测温技术，测定其运行状态中的温度变化，做好档案记录，为调试设备提供基本素材，为日后分析缺陷、排除故障和预测寿命打下基础。

4 红外测温检测技术工作实例

（1）2010年8月7日14:00，晴，测试距离为3.5m，环境温度35℃，35kV1-3号电容器组电容器熔丝接头发热，测得温度为72℃，同组其它变压器温度正常，为46℃。巡检员发现异常情况后，立刻向监控中心汇报，并详细记录热缺陷异常情况。监控中心发出指令，将设备做停电检测，发现是由于螺丝松动而造成熔丝接头发热，拧紧螺丝后，经开机测试，热缺陷完全消除，避免了夏季高峰用电的长时间停电事故，如图2所示。

图2 电容器熔丝接头发热

（2）2011年11月14日19：30，巡检员在巡视中发现220kV龙青西线2636刀闸线路侧引线线夹发热，经测温得知，发热点的温度为71℃，相邻设备为14℃。负荷电流为260A，环境温度为3度。表现为严重热缺陷，现场初步判断是线夹压接面因使用时间较长，而出现氧化或松动情况，造成线夹发热。当时正逢初冬取暖开始时期，用电量处于逐渐增加的状况，结合以上分析，为保证日后正常供电，遂决定采取停电更换线夹的措施，更换后安排作重点观测，再未发现发热异常。由于发现及时，处理得当，避免了冬季长久停电的风险，如图3所示。