基于红外影像评价体系的典型案例分析

段玮楠，刘晓飞，王 琪

（1.山西大学，山西 太原 030006；国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

基于红外影像评价体系的典型案例分析

段玮楠1，刘晓飞2，王 琪2

（1.山西大学，山西 太原 030006；国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

目前,红外诊断设备精度较高且在电力系统中应用普遍，每年都会新增大量的红外诊断图谱，但红外诊断技术在实际应用中还存在缺陷，没有形成一套完整的电力设备状态红外评价体系。结合现有的红外管理和技术规范，建立了全省的红外图谱数据共享平台，把长期以来积累的红外热成像方法、判定评价经验和知识有序组织，形成了一套完整的输变电设备红外影像评价体系，并在现场检测中成功应用。

红外图谱；评价体系；油枕缺油；环流致热

电力企业长期以来开展的以时间周期为基础的定期试验、检修制度，已不能适应现有设备的运行需要。从定期检修过渡到带电设备状态检修，是电力系统发展的必然趋势[1-2]。

红外诊断技术作为带电检测的重要组成部分，已广泛应用于电力生产实践。通过红外诊断技术可以准确地获取带电设备的温度等状态，并且对被测物形成清晰的影像[3]。通过分析可以发现设备过热性缺陷或者潜故障状态，是预防事故、开展带电设备状态检修及评价的有效依据。目前红外诊断的工作量、重要性都已经显著提高，但红外数据管理混乱，且缺乏统一的管理和分析平台，难以实现资源的共享[4-6]；缺乏有效的红外诊断评价方法，依据图谱特征不能找到发热的原因，制定不出合理的检修策略。

1 带电设备红外影像评价体系

带电设备红外影像评价体系是一种规范化、体系化的分析手段，以带电设备状态的准确评价为出发点，重点研究了红外影像技术，建立了红外影像图谱库，给出了红外影像的分析评价方法和设备状态红外评价指标，最终形成一套完整的输变电设备状态红外影像评价体系（见图1）。

图1 带电设备红外影像评价体系图

专业人员在红外拍摄技术和操作规程的要求下操作红外拍摄仪器拍摄到运行设备红外图；将其上传到红外源图谱库中，同时对上传的红外图谱按所属的设备类型进行分类。对红外图谱经过预处理，去掉一些分析时不需要的部分（如数字、边框等），之后就可以采用针对于每一类设备的评价方法来进行分析，筛选出缺陷设备红外图谱，并依据评价指标给出设备状态评价结果，经过专业人员认定后，可以作为设备的检修判断依据。同时，缺陷图谱也可作为红外拍摄操作规范的典型案例，并对红外拍摄技术和操作规范的完善提供指导。

2 硬件技术条件

硬件技术方案主要是指充分利用现有技术，为红外影像诊断工作提供硬件平台，这是构成评价体系的物理层。包括如下几点。

a）测量工具。在满足红外图谱技术条件的情况下，选取性能可靠的红外成像仪。同时，为了提高设备的利用率和地区覆盖率，在不同地区建立合理的测量工具配给方式。采取高端测量工具覆盖“点”、普通测量工具覆盖“面”的原则进行配备。

b）数据传输介质。采用电力公司局域网、公用网、无线网络等形式进行红外影像的传输。

c）数据存储与访问。由于山西全网设备数量多，同时随着今后电网及设备的升级改造和红外诊断工作的进一步开展，高质量的图像对存储量的要求较大。为了保证数据的安全可靠，采用了双机并架的方式。在访问方面，则采用B2C的方式，方便人员对源图谱的访问。

3 应用实例分析

3.1 35 kV东郊站2号主变油枕缺油实例分析

案例情况：在35 kV东郊变电站迎峰度冬检查时，发现2号主变油位计无油位指示，初步认定为主变油枕缺油，为确定缺陷性质对其进行了红外诊断。

在35 kV东郊站补油前的2号变油枕上选取3条垂直线段进行分析，发现油枕温度值呈现波动状态，分析可能原因为缺油油枕内热容量小，受主变本身热辐射及外部环境影响大，空气的导热系数只要绝缘油的1/4，所以温度值始终呈现波动状态（见图2、图3）。

图2 补油前油枕红外图谱（℃）

图3 补油前油枕图谱垂线温度分析图

按照电力设备红外影像评价方法中判断油位的方法——垂线温度判断法。当发现变压器油枕红外图谱温度分层与油位计显示油位不一致时，对图谱进行“垂线温度坐标”分析，温度曲线无稳定状态时，判定为油枕缺油，应立即进行停电处理。

停电后对缺油变压器进行补油，补油后对油枕油位进行了可见光和红外图谱诊断并分析，分析结果如下。

补油后2号主变油枕温度值在温度分层线以下基本趋于一致。按照评价体系中的油枕油位判别法，对相关红外图谱进行了进一步分析（见图4）。

图4 补油后油枕图谱垂线温度分析图

通过评价体系中的垂直温度坐标法判断，在补油后的2号主变油枕红外图谱上选取3条垂直线段进行分析，发现油枕温度在40点以后呈现基本稳定状态。这是由于充油油枕热容量大，同时油的自身循环，有油部分的温度保持稳定。

3.2 220 kV冶峪变电站1号主变压器箱沿大盖螺丝发热实例分析

通过红外影像面积分析法可知设备存在热缺陷，从影像可得出热点温度为49.2℃，正常相温度28.2℃，温差为21 K（见图5）。

该主变出厂日期为1998年，经与厂家沟通，当时未安装磁屏蔽。结合一般分析法的图像特征，判断该发热根本原因为漏磁引起的电磁致热。进一步分析造成该发热的直接原因，主要有两种可能，一是涡流型，二是环流型。

图5 1号主变红外图谱

涡流型，主要是由于漏磁通过螺丝，局部磁密度较大，产生涡流发热。该缺陷可以通过更换非磁性的螺丝，减弱致热。但现场将该螺丝更换为非磁性不锈钢螺丝后，仍然发热，温度高达49.8℃，致热现状未发生变化，排除涡流原因。

环流型，主要是大容量变压器在漏磁场中，因上下箱沿磁密不同产生感应电势存在电位差，从而通过金属导体产生电流，通过进一步使用钳形电流表测试，发现电流为165.6 A。

结论：判定为环流原因致热，由于箱沿大盖螺丝发热，可能会引起主变密封垫局部老化，从而导致漏油或油温升高等原因，经过油色谱分析及近两年色谱数据，无异常增长，结合评价体系中的评价指标和实际工作经验，判定为一般缺陷。

处理方法：将箱沿与螺丝绝缘。即通过加装绝缘垫（石棉、环氧树脂等），切断电流通路。对于此类缺陷应加强监测，结合大修，进行检查，必要时安装磁屏蔽。基于该宝贵经验，对发现的其他主变箱沿大盖螺丝针对不同原因进行了相应处理。将红外诊断作为新投主变检测基本项目之一（见图6）。

图6 修复后主变红外图谱

4 结语

完整的红外影像评价体系可以准确快速地对所拍摄的红外源图谱进行评价，通过垂线分析法、综合分析法等方法筛选确定出典型图谱，并对设备进行了状态评价，最后对评价结果进行了检查或解体验证，并指导现场生产实践。为了使评价方法更有针对性，评价结果更加有效，下一步可继续深入评价方法体系研究，根据设备类型、故障类型、温度梯度等多项指标适当加入人工干预对分析结果进行校正。

［1］ 邵进，胡武炎.红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用［J］.高压电器，2013（1）：54-57.

［2］ 黄继来，陈成伟.红外测温和局部放电检测的有效性分析［J］.电工研究，2012（10）：20-24.

［3］ 李卉.红外检测技术在电气设备中的应用研究［J］.电子世界，2013（18）：17-22.

［4］ 金海，吴依群，曾东.基于PMS系统的输变电红外图谱库管理系统设计及应用［J］.电力信息化，2013，37（4）：40-41.

［5］ 李亚峰，王纯.红外摄像技术及输变电红外图谱数据库系统的建立［J］.电力信息与通信，2012（01）：27-31.

［6］ 魏桂兰，陈临.变电设备典型故障红外检测图谱库［J］.科技风，2011（04）：10-11.

Typical Case Analysis Based on Infrared Imaging Evaluation System

DUANW einan1，LIU Xiaofei2，WANG Qi2
（1.Shanxi University，Taiyuan，Shanxi 030006，China；2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Infrared diagnosis technology continues to get remarkable achievement in status and faultdetection of power equipment. Via infrared diagnosis,the real-time operating status of the equipment can be detected without power cut.Currently infrared diagnostic equipmenthaswidespread application in the power system,and a large numberof infrared spectrawillbemadeevery year,but the existing infrared diagnostic technology is also defective in practice,and none complete infrared evaluation system was established.Combined with theexisting infraredmanagementand technicalspecification,an IR spectra data-sharingplatform wasestablished in Shanxiprovince.The infrared thermal imagingmethods,evaluation experience and judgment knowledge were organised to have formed a complete infrared imagingevaluation system,andwassuccessfullyapplied in the test.

infrared spectra；evaluation system；oil-starving pillow；circulation-led heating

TN219；TM83

A

1671-0320（2015）02-0034-03

2014-12-03，

2015-02-16

段玮楠（1993），女，山西太原人，2012年入学山西大学电力工程系电气工程及其自动化专业；

刘晓飞（1988），男，山西怀仁人，2012年毕业于武汉大学电力系统及其自动化专业，硕士，助理工程师，从事电力系统运行与控制研究工作；

王 琪（1976），男，山西太原人，1998年毕业于华北电力大学电气技术专业，硕士，高级工程师，从事电力设备试验、输变电设备状态检修工作。