直升机红外技术在复合绝缘子检测中的应用与研究

2020-12-23徐建海特木耳

机电信息 2020年32期

周佳徐建海李玮特木耳

（内蒙古电力（集团）有限责任公司航检中心，内蒙古呼和浩特010080）

0 引言

为了确保架空输电线路的正常运营，减少复合绝缘子损坏对线路运营的影响，做好复合绝缘子的检测工作至关重要。复合绝缘子由于在防污闪性能的突出表现，在架空输电线路上得到了广泛应用，其运行性能与整个输电线路的安全运行密切相关。复合绝缘子全称为“硅胶复合绝缘子”，由玻璃纤维环氧树脂引拔棒、硅橡胶伞裙、金具三部分组成。相比于瓷质与玻璃材质绝缘子，复合绝缘子具有体积小、重量轻、防震、抗冲击能力强、无需人工清扫等特点，可为输电线路的安全运行提供保障。我国高压输电线路架设基本都是采用架空的形式，虽然这种方式具有很大的优势，但也存在一定的弊端。根据设计与使用经验，运行时间超过10年的复合绝缘子进入老化期，芯棒老化脆断的事故时有发生，因此，针对复合绝缘子进行检测是保证电网供电可靠性的重要途径。

本文通过将直升机红外技术应用在复合绝缘子的检测中，提出一种基于直升机红外技术的新型复合绝缘子检测方法。直升机红外技术具有高速、高精度、反应快、数据可靠、受地域及地形影响小等优点，是现今电网广泛运用的巡检技术。因此，通过直升机红外技术对复合绝缘子温度进行准确快速检测，从而发现其中存在的质量缺陷，是保障输电线路运行可靠的重要手段。

1 基于直升机红外技术的复合绝缘子检测方法

1.1 采集复合绝缘子红外热图

本文通过基于直升机红外技术设计的直升机搭载制冷型红外探测器，对复合绝缘子进行拍照。利用操作手柄点击红外模式（IR）切换红外热成像模式，并采用8～9 μm波段制冷型热像仪提高直升机搭载制冷型红外探测器的抗干扰能力，可以满足远距离检测输电线路复合绝缘子的需要。直升机红外技术可以计量收到的热辐射信号，并将其转换为电信号，然后经过处理转变成温度信息以及图像。基于直升机红外技术所拍的复合绝缘子图片，工作人员应记录对应的杆塔塔号和绝缘子所在相序位置，在直升机到达指定机位后，悬停减速确定角度及拍摄位置。利用直升机红外技术在一定范围内采集复合绝缘子红外热图，将检测结果以图片形式保存。采集到的复合绝缘子红外热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，在此基础上进行温度分析。

1.2 分析处理红外测温数据

将采集到的复合绝缘子红外热图导入数据处理软件进行数据分析，查找复合绝缘子红外热缺陷，通过分析处理红外测温数据，提高数据处理的精度。通过红外热图分析软件对缺陷做出判断，其判断原理可以用工程应用方程式来表达，如式（1）所示。

式中：Lm为缺陷定性水平数值；ε为被测复合绝缘子的辐射率；L（T1）为复合绝缘子黑体辐射相应的数值水平；L（Th）为复合绝缘子黑体辐射在背景温度下的对应数值水平。

通过式（1）可以得出复合绝缘子的缺陷定性水平数值，从而判断复合绝缘子的缺陷情况。

根据计算得出的复合绝缘子的缺陷情况，建立复合绝缘子红外检测图库。复合绝缘子红外热图档案库可针对复合绝缘子的缺陷情况，分为一般缺陷、严重缺陷以及危急缺陷。一般缺陷的判别方法：Lm不超过20，设备存在过热，有一定温差，温度场分布有一定梯度，但不会引起事故。针对一般缺陷要求记录在案，注意观察其缺陷的发展趋势，利用停电检修机会，有计划地安排试验检修以消除缺陷。严重缺陷的判别方法：Lm在20～60，设备过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大，应尽快安排处理。对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，等到缺陷性质完全确认后，立即采取措施消缺。危急缺陷的判别方法：Lm超过60，设备最高温度超过《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》规定的最高允许温度，应立即安排处理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质。通过长期的检测，按照复合绝缘子的缺陷情况建立复合绝缘子红外热图档案库，为不同阶段、不同缺陷程度的检测提供历史参考数据。

1.3 生成复合绝缘子红外检测报告

通过红外热图分析软件对缺陷做出判断，建立复合绝缘子红外检测图库；针对复合绝缘子红外热图档案库处理软件进行数据分析后，可生成完整的复合绝缘子红外检测报告，完成对复合绝缘子的检测。复合绝缘子红外检测报告包括：线路名称、杆塔号、线路长度、检测时间、测温部位、辐射系数、测量距离、最高温度、最低温度、大气温度以及相对温差，通过复合绝缘子红外检测报告中显示的具体数据，完成对复合绝缘子的检测。

2 实例分析

2.1 实验准备

地面巡视3 h可巡视杆塔约为10基，且方式仅为远距离可见光观测，而直升机巡视3 h可以达到70基以上，因此，本次实验选取某复合绝缘子为实验对象，安排3名作业人员，分别担任直升机机长、红外航检员以及可见光航检员。对投运时间为7～8年的复合绝缘子进行红外热图采集拍照、检测。

2.2 实验结果分析与结论

本次实验内容为测试采用直升机红外技术的复合绝缘子检测覆盖率，若复合绝缘子检测覆盖率越高，表明该检测方法的检测性能越强。分别使用传统的检测方法以及本文设计的检测方法进行对比实验，设置传统的检测方法为对照组，本文设计的检测方法为实验组。针对得出的实验结果进行记录，从而判断检测效果更好的检测方法。根据上述设计的实验，将两种检测方法下得到的复合绝缘子检测覆盖率进行对比，整理实验结果，如图1所示。