红外检测技术在特高压输电线路上的应用

杨冲 高逸君

（国网上海市电力公司检修公司 上海 200063）

红外检测技术在特高压输电线路上的应用

杨冲 高逸君

（国网上海市电力公司检修公司 上海 200063）

特高压输电线路具有运行电压高、输送容量大、线路长、途径地域范围广等特点，运行的可靠性要求比常规的高压输电线路高，这使得传统检测方法已不能完全满足特高压输电线路的要求。红外检测技术是一种遥感诊断技术，具有不停电、不取样、不接触带电体、安全可靠、快速高效等特点，可以直观地显示出物体表面的温度分布热图。通过采用红外检测技术对特高压输电线路上的设备进行缺陷故障检测，明显提高了检测效率，提高了输电线路运行的可靠性。

特高压；输电线路；红外检测技术；缺陷

1 引言

特高压输电线路的电气设备在大气环境下工作，随着绝缘性能的降低、结构缺陷、表面污秽和湿度的增加，将出现各种肉眼所无法发现的异常现象。加之，特高压输电线路具有运行电压高、输送容量大、杆塔高、绝缘子串长、绝缘子片数、多线路长、范围广等自身的特点。面临的设备异常问题比常规高压、超高压输电线路要严峻得多，发生故障将对电网造成严重后果。

由于红外热成像技术能够以远距离、非接触、实时、快速在线监测方式获取设备的运行状态信息，又有分辨率高、形象直观、不受电磁干扰、安全可靠和效益/投资比高等优点，又可以在不停电、不取样、不解体的状况下进行故障的诊断分析。为了更好地早期发现设备异常情况，充分利用红外检测技术能早期发现输电线路局部电晕放电的强弱程度和设备温度异常情况，为输电线路的运行维护提供科学依据，避免由于肉眼所不能发现的设备缺陷造成输电线路故障，保证输电线路的可靠运行。

2 特高压输电线路设备异常发热原因

特高压输电线路设备异常发热的原因比较多，其中接续管、压接管、耐张线夹、绝缘子等一些裸露的工作部件，因为表面的腐蚀或者输电线路存在问题，又或者是由于操作不规范等原因导致这些部件出现温度的不正常现象。还有施工质量差，自然外力的影响等都会导致设备损坏或者接触不良的因素的出现。所以，在特高压输电线路中应该及时的运用红外检测技术进行检测，及时的消除安全隐患，以免发生设备的故障或者造成触电事故。

3 特高压输电线路红外检测主要部位

特高压输电线路红外检测重点部位可简单归纳如下：

（1）接续管、补修管、耐张线夹等导线连接件的金具缺陷诊断。

在特高压输电线路中，接续管、补修管、耐张线夹、引流板等金具长期处于高电压、高场强区，使得接触表面出现平整、氧化和连接质量问题，接触面间局部放电会使导电连接体温度增加，电晕放电引起的设备老化。

（2）瓷质绝缘子的缺陷诊断。

离导线侧近的瓷质绝缘子，由于其所承受的电压远远超过其它部位绝缘子所承受的电压，且导线侧电场强度也相对较高，这使得绝缘子串容易出现起晕、小电弧放电、劣化，加之特高压输电线路大电流，高场强更会加剧该部分绝缘子老化。质绝缘子发热异常原因主要是绝缘电阻劣化和表面污秽。

（3）合成绝缘子、绝缘工具等高压复合材料的内部潜伏性缺陷和绝缘电老化的检测。

合成绝缘子的伞裙、护套由有机合成材料制成，芯棒是以玻璃纤维作增强材料。在长期的特高压运行中，由于大气环境、电场、机械力等的联合作用，就会使得合成材料老化，端部金具和芯棒联结配合处松动，在金具端部强电场的作用下，导致加速老化。

4 红外探测技术基本原理

红外热像技术的基本原理是以被测目标的红外辐射能量与温度成一定函数关系，以数字或二维热图像的形式，显示设备表面的温度值或温度场分布的一种探测技术。被测目标的红外辐射能量经仪器透镜会聚。并通过红外滤光片进入探测器，探测器将辐射能转换为电能的信号，经放大器放大、电子电路处理，最终由显示器显示出被测物体的表面温度。

红外热像技术是通过红外设备获取红外辐射的状态热信息，然后转换成图像进行显示，可以实现现场大面积温度分布场的扫描和局部缺陷的定点测温，是绝缘子在线监测和检测的一项行之有效的技术手段。

红外检测中常用的基本仪器主要包括红外辐射测温仪和红外热像仪。

5 红外检测技术常用诊断方法

红外检测技术按技术指标分五种：表面温度判断法、相对温差判断法、同类比较法、档案分析法和热谱图分析法：

（1）表面温度判断法

表面温度判断法对设备显示过热的部位按相关的标准来判定它的状态正常与否。凡温度或温升超过标准者可根据温度超标的程度、设备负荷率大小、设备的重要性以及设备承受机械应力的大小来确定设备缺陷的性质。

这种方法可以判定设备的部分故障情况，但不可能充分显示红外诊断技术超前诊断的优越性。

（2）相对温差判断法

“相对温差”是指在设备的状态相同或基本相同（如设备型号、安装地点、环境温度、表面状况和负荷电流等）的情况下，两个对应的测量点之间的温差与其中发热点较高的测量点温升之比的百分数。当环境温度低，负荷电流小时，设备温度值并没有超过标准的规定，此时的温度值不能说明该设备没有缺陷存在，往往在负荷增长或环境温度上升后，就会引发设备故障。

相对温差判断法是为了排除设备负荷和环境温度不同对红外诊断结果的影响而提出的，弥补了表面温度判断法在这方面的不足。

（3）同类比较法

同类比较法是指在同一回路的同型设备和同一设备的三相，即它们的工况、环境温度以及背景热噪声相同可比时的同型设备之间进行比较。具体做法是对同类设备的对应部位温度值进行比较，可以比较容易地判断出设备是否正常。在进行同类比较时，要注意不能排除有三相设备同时产生热故障的可能性。

同类比较法可用于电流型和电压型设备的内、外故障诊断。

（4）档案分析法

档案分析法时将测量结果与电力设备的红外探测技术档案相比较来进行分析。该方法的应用前提是要为被诊断的电力设备建立红外热像检测技术档案，在诊断设备有无异常时，可以分析该设备在不同时期的红外热像检测结果，其中包括温度、温升和温度场分布有无变化，掌握设备发热的变化趋势，同时还应参考其它相关检测，进行综合判断。

这种方法有利于对重要的、结构复杂的设备进行准确诊断。

（5）热谱图分析法

热谱图分析法是根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图的差异去判断设备是否正常的方法。

6 结语

红外检测技术能适应特高压输电线路的检测，快速巡检输电线路设备上的各种缺陷以及故障点，发现设备电晕放电的强弱程度，依据检测的数据分析结果，能为线路运维管理单位采取检修措施提高可靠的依据，避免特高压输电线路事故的发生。对保持输电线路的安全性和稳定性起着重要作用。

但是，由于红外仪器本身的结构复杂、功耗较大、尤其是价格昂贵，在一定程度上也阻碍了其在电力系统中大规模的应用。对红外检测技术有待科研人员进一步深入研究，克服其不足之处，以便更好的利用在电力系统之中。

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TM726.1

A

1004-7344（2016）10-0096-02

2016-3-15

杨冲（1986-），男，助理工程师，硕士研究生，主要从事超高压输电线路运维检修及技术管理工作。

高逸君（1988-），男，助理工程师，硕士研究生，主要从事超高压输电线路运维检修及技术管理工作。