远红外检测技术在变电站巡检中的应用

滕　超，王盛璋，孙维杰，滕佳怡，姚海燕

（1.国网山东荣成市供电公司，山东　荣成　264300；2.曲阜师范大学（日照校区），山东　日照　276826）

远红外检测技术在变电站巡检中的应用

滕超1，王盛璋1，孙维杰1，滕佳怡2，姚海燕1

（1.国网山东荣成市供电公司，山东荣成264300；2.曲阜师范大学（日照校区），山东日照276826）

变电站作为电力系统中的关键环节，其运行质量直接关系到电网运行的安全稳定。变电设备缺陷大部分是通过设备发热来显现的，远红外检测技术的应用，极大地提高了设备发热缺陷的辨识度，能迅速定位变电设备发热故障，及时消除缺陷，避免电力事故的发生，可有效地提高变电运维质量和变电站设备的安全运行水平。

远红外成像技术；变电运维；变电站；实例分析

0　引言

远红外测温技术在变电站巡检中已成为一项重要的设备状态检测的手段，能够及时、准确地确定电力设备的运行温度，为保障变电站设备可靠运行提供重要的预判和处理依据。结合110kV及以下变电站设备运维工作中的实例，介绍远红外测温技术的工作原理、功能特点、应用技巧和注意事项，进一步将测温工作与变电站运维工作相融合，提高变电运维一体化水平。

1　远红外检测技术原理

1.1检测原理

远红外测温技术利用红外线远距离辐射原理对变电站内各种设备进行全面检测。地球上物体的存在，其内部物质存在运动过程，而设备发热的内部物质运动更剧烈，会以电磁波的形式向外辐射能量，利用红外测温仪对发热设备热辐射源进行适当距离的能量采集，在红外测温仪内部进行光电能量转换和信号处理，进而准确反映出设备的温度信号，如果配备热成像仪，还可以将热红外线信号转化成热图像，更直观地显现设备的发热位置和温度［1］。

1.2功能特点

变电站设备巡检应用远红外测温仪和热成像仪在设备远距离、不停电、不解体的情况下，检测设备温度、异常点位置，不仅降低了运维人员的工作量，还提高检测质量，对设备缺陷性质、程度等做出定性、定量的预判，及时发现电气装置、变压器等设备接头松动接触不良、过热、不平衡负荷、过载等隐患，避免短路、烧毁甚至火灾等发生，实现故障、隐患的早发现早处理［2］。

1.3检测要求

由于被检测设备为带电运行设备，应尽量避开封闭遮挡物，只测量物体表面温度，不能测量内部温度；检测时不能对着高能量源，户外检测要避开阳光直接照射和反射光；夜间检测质量最佳；一般先对设备进行远距离全景检测扫描，发现异常后，有针对性进行近距离重点测试；在安全距离允许的情况下，远红外测温仪宜尽量靠近被测设备，使其充满仪器视窗。

2　变电站设备发热缺陷分类

2.1设备类别和部位

变电站设备发热一般分为电流致热、电压致热和综合致热。电流致热常见于电器设备与金属部件、隔离开关、断路器、TA等连接处，大部分是由于接触不良引起的；电压致热常见于TA、TV、电容器、避雷器等整体发热，大部分是介质损耗增大、绝缘老化引起的；当设备由电流、电压致热共同作用或其他原因引起的，应综合判断缺陷性质，对于磁场和漏磁引起的过热可依据电流致热进行处理。

2.2缺陷分类

变电设备缺陷分为一般缺陷、严重缺陷、危急缺陷3种。一般缺陷指设备存在过热现象，有一定的温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷，此类缺陷记录在缺陷库中，注意观察，利用停电机会，有计划地安排检修消缺处理。严重缺陷指设备存在过热并且程度较重，温度场梯度分布较大，温差较大（电流致热δ≥80%），此类缺陷应尽快处理，对于电流致热型设备需加强监测，必要时降低负荷电流；电压致热型缺陷一般为严重及以上缺陷，对于电压致热型设备，在缺陷性质确定后，应立即采取措施进行消缺。危急缺陷指设备温度超过最高允许温度，温差过大（电流致热δ≥95%）的缺陷，此类缺陷需立即安排处理［3］。

3　远红外检测技术精确测温应用实例

3.1高压套管温度异常

夜巡某110 kV变电站时发现1号主变110 kV侧高压套管C相上部测试温度比A、B两相温度低约3℃，C相套管上部测试温度比下部低4℃左右，负荷及环境温度在正常波动范围内，多次测量确定温差后对缺陷分析如下。

如图1和图2所示，1号主变110 kV侧A、B两相高压套管测试温度35.9℃，C相套管上部测试温度32.7℃，温差3.2℃，根据电压致热型设备缺陷诊断判据中高压套管缺陷温差值为2～3℃，判断此缺陷属于电压致热型缺陷判据范围［3］。

分析1号主变110 kV侧C相套管热成像图，发现C相套管有明显的温差图像水平分界线 （见图2）。根据热成像特征判断套管故障缺陷为套管缺油，进一步观察发现套管内油面与油枕内油面持平，判断由于春夏交替气温变化大且套管底部密封垫老化，形成内漏，导致导管与油枕形成连通器，造成套管缺油，由于套管内上下介质不同，热容系数相差很大造成温度出现差异，形成明显的温度水平分界线，缺陷性质确认后，立即安排停电消缺处理。

图1　A、B两相高压套管测试温度

图2　C相套管测试温度

主变停电后，近距离观察套管内油位指示，确认油位计无油位，如图3所示。判定为套管缺油，对套管进行注油处理。

图3　C相套管油位指示

注油处理后，1号主变运行一段时间，温度测试正常，缺陷消除，待主变大修时更换高压套管。

3.2导线连接点温度过高

某110 kV变电站110 kV荣港线121-3隔离开关线路侧B相接线板连接处测试温度为98.7℃（A、C相测试温度为21℃），负荷及环境温度在正常波动范围内，如图4所示；每日跟踪测试该线路121-3隔离开关线路侧B相线夹，温度比其他两相均严重偏高，温度最高时达到168℃，如图5所示。

图4　荣港线121-3隔离开关巡视测试温度

图5　荣港线121-3隔离　开关最高测试温度

根据远红外热成像分析，该线路121-3隔离开关与线路连接处B相发热点最高温度168℃，热点温度大于130℃，属于危急缺陷，立即采取措施进行停电消缺处理。

3.3封闭式组合电器测温判断

图6为GIS封闭式组合电器远红外热像，热像呈现组合壳体接地引下线与壳体连接螺栓部分温度最高，向四周逐渐衰减的特征，螺栓连接处比壳体其他温度高约11℃，判断组合电器壳体接地螺栓松动或接地螺栓直径不满足要求，导致壳体产生感应电流热和电效应，使设备发热［4］。

图6　GIS设备壳体架构温度测试

图7　GIS设备壳体　温度测试

图7为GIS封闭式组合电器远红外热像，热像呈现上部罐底为最热点，向四周逐渐衰减的特征，上部比底部温度高约8℃，比其他相高约10℃；判断GIS罐体电连接导电座与小触座接触不良，有螺丝松动。经停电检修发现GIS罐体电连接触指有发黑痕迹。另外需要注意的是GIS组合电器检修后送电带上负荷，应立即对隔离开关进行超声波、特高频局放带电检测，并及时对操作合闸后的气室进行红外测温。

4　结语

远红外测温技术在变电站巡检中起到非常重要的作用，能够远距离对运行设备进行准确、形象地温度检测和热成像分析，已成为发现设备缺陷的重要手段之一。通过远红外测温技术的测试记录、诊断报告和检修报告，并配合建立红外图谱库，系统地纳入变电站运维管理，可有效地减少设备故障率，提高设备预评估水平。

［1］谭湛.红外成像测温技术在变电站设备中的应用［J］.上海电气技术，2009（4）：9-12.

［2］邓宝杰.变电站设备红外热成像仪测温应用［J］.机电信息，2011 （24）：90-91.

［3］DL/T 664—2008带电检测红外诊断应用规范［S］.

［4］DL/T 617—2010气体绝缘金属封闭开关设备技术条件［S］.

Far Infrared Detection Technology Application in Substation Inspection

TENG Chao1，WANG Shengzhang1，SUN Weijie1，TENG Jiayi2，YAO Haiyan1
（1.State Grid Rongcheng Power Supply Company，Rongcheng 264300，China；
2.Qufu Normal University，Rizhao 276826，China）

As a key link in the electric power system，operation of substation is directly related to the stability of power grid.Substation equipment defects are mostly manifested through device heating.Application of far infrared detection technology can greatly improve the distinguishing of equipment heating defects and locate substation equipment faults in a timely manner，and thus eliminate defects in time to prevent electrical accidents.The technology can improve safety of substation operation.

far infrared detection；substation operation and maintenance；substation；practical case analysis

TM930.1

B

1007-9904（2016）01-0071-03

2015-08-30

滕超（1969），男，工程师，从事生产技术、变电运维管理、变电设计等工作；

王盛璋（1986），男，从事变电运维、技术监督等工作；

孙维杰（1969），男，高级工程师，从事生产技术管理、变电设计等工作。