關(guān)于高壓輸電線路紅外檢測的探討

賈陽 郭軍 左勝強(qiáng) 劉勁峰

輸電線路在整個電力系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，其的運行狀態(tài)直接影響電力系統(tǒng)的運行安全及效益，在我國華東、華中及廣東等地區(qū)曾發(fā)生過高壓架空線路掉線事故。目前，紅外檢測技術(shù)被應(yīng)用到電力運行發(fā)展中，其具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不停電和不解體等特征，為監(jiān)測電力系統(tǒng)線路狀態(tài)提供了先進(jìn)手段。當(dāng)前，我國對高壓輸電線路等的檢測經(jīng)驗還比較缺乏，并無相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。本論文首先闡述了高壓輸電線路紅外線測溫儀的工作原理及技術(shù)優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上，重點研究了在高壓輸電線路上紅外線檢測技術(shù)的應(yīng)用,主要包括故障判別方法，并結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗，給出幾點正確應(yīng)用紅外線測溫儀的建議。

一、紅外測溫技術(shù)

通過對高壓輸電線路運行狀態(tài)進(jìn)行在線地監(jiān)控、檢測以及故障診斷,能有效提高線路運行的可靠性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性,其能最大程度上降低線路的維護(hù)成本。紅外線診斷技術(shù)為先進(jìn)的診斷技術(shù)，可通過專業(yè)的測溫人員運用專門的測溫儀器，首先從設(shè)備的表面發(fā)出紅外輻射信息,進(jìn)而再判斷線路設(shè)備的狀況與缺陷，能及時地處理和預(yù)防重大安全事故的發(fā)生，有力保障高壓輸電線路穩(wěn)定地、安全地、穩(wěn)定地運行。

（一）紅外線測溫儀的工作原理

紅外輻射作為電磁頻譜的一個重要的組成部分,具體包括微波、紫外線、無線電波、可見光、X射線和R射線。其中，紅外線主要位于無線電波與可見光之間,而紅外線的波長則在0.75至100m之間.所有溫度高于絕對零度的物體均在自發(fā)地、不斷地向四周的空間發(fā)散出紅外輻射的能量。紅外輻射實質(zhì)是物理學(xué)中的熱輻射,紅外線輻射的能量大小和紅外線的波長均和物體的表面溫度密切相關(guān)。通過應(yīng)用紅外測溫儀器，快速接收各種物體本身的能量，并對能量加以測量，進(jìn)而精準(zhǔn)地反映被測物的溫度，找出熱缺陷。

（二）高壓輸電線路應(yīng)用紅外測溫技術(shù)優(yōu)勢

和傳統(tǒng)接觸式測溫技術(shù)相比，紅外測溫更具有技術(shù)優(yōu)勢。具體為：（1）響應(yīng)快速。紅外測溫在不與被測物體相接觸的情況下，也能通過接收目標(biāo)發(fā)射的紅外輻射，直接定溫，響應(yīng)速度極快。（2）遠(yuǎn)距離測量。通過被測物體的紅外輻射即可進(jìn)行遠(yuǎn)距離測溫，適宜對帶電體、高速運動體、高溫高壓物體測溫，也適宜對熱接觸較難的物體進(jìn)行溫度測量。（3）準(zhǔn)確度高。傳統(tǒng)的接觸式測溫會破壞被測目標(biāo)的溫度分布，紅外測溫則不會，因而，其測量出的溫度精確度高。

二、高壓輸電線路常見的故障分析

近年來，我國多個地區(qū)發(fā)生高壓輸電線路事故，事故原因主要由設(shè)備過熱造成，電氣設(shè)備熱故障又分為兩種：（1）內(nèi)部熱故障。其是指密封在固體絕緣和設(shè)備殼體內(nèi)的電氣回路出現(xiàn)故障，或者絕緣介質(zhì)老化、劣化造成。如電纜，局部發(fā)生熱故障，發(fā)熱時間較長且穩(wěn)定，和故障點周圍的導(dǎo)體發(fā)生熱傳遞，局部溫度均有所升高，因而，可通過紅外檢測，診斷高壓電氣設(shè)備內(nèi)部故障。（2）外部熱故障，其是指裸露在外部的接頭由于壓接不好，在有大電流經(jīng)過時，接頭的溫度會快速升高，接觸的電阻增大，造成安全隱患。

三、高壓線路紅外檢測的故障判別方法

（一）絕對溫差法

對于高壓輸電線路發(fā)生的熱故障，《高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則》和《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》中均要求鋼芯鋁絞線最高的工作溫度在+70℃左右。目前，我國仍未有高壓交流、直流線路金具具體的發(fā)熱標(biāo)準(zhǔn)。以《電力金具通用技術(shù)條件》為依據(jù)，電力金具電氣的接觸性能要符合如下要求：(1)導(dǎo)線接續(xù)處兩端點之間的電阻,應(yīng)不大于同樣長度導(dǎo)線的電阻;(2)導(dǎo)線接續(xù)處的溫升應(yīng)不大于被接續(xù)導(dǎo)線的溫升;(3)承受電氣負(fù)荷的所有金具,其載流量應(yīng)不小于被安裝導(dǎo)線的載流量。基于以上規(guī)則,可認(rèn)定高壓輸電線路在正常負(fù)荷的運行下,耐張線夾、壓接管、聯(lián)板、調(diào)整板等部位的溫度應(yīng)和直流輸電線路的導(dǎo)線溫度小或相同,因而,可取被檢測目標(biāo)周圍正常運行的導(dǎo)線溫度為參照溫度,這樣就可對離熱故障或發(fā)熱點1m遠(yuǎn)處的線路或?qū)Ь€金具的溫度為參考溫度。應(yīng)用絕對溫差法即可對故障進(jìn)行判斷，以被測目標(biāo)附近的1m遠(yuǎn)處的線路或?qū)Ь€正常運行下的最高溫度作參考的溫度Ta,被測量目標(biāo)的溫度則為T,判斷熱缺陷可應(yīng)用ΔT=T-Ta來判斷，此種檢測方法不僅可消除由于太陽輻射引起附加溫升的影響，還能減小由于檢測距離、風(fēng)速、環(huán)境溫度、濕度等不準(zhǔn)確參數(shù)帶來的誤差。

（二）警界溫升法

警界溫升法通過輸電線發(fā)熱處的相對環(huán)境溫度溫升情況判斷熱缺陷的。應(yīng)用警界溫升表，對不同負(fù)荷電流下的導(dǎo)線接頭發(fā)熱點進(jìn)行檢測，若檢測點相對環(huán)境溫度的溫升超過警界溫升表所規(guī)定的溫度時，就可判斷為熱缺陷。與導(dǎo)線接頭不同的是，應(yīng)用紅外檢測線路時存在不足之處。首先，對于高壓直流與交流線路而言，在同負(fù)荷電流及同環(huán)境、同材料條件下，由于臨近效應(yīng)的影響，交流線路比直流線路發(fā)熱嚴(yán)重，而難以根據(jù)負(fù)荷電流與導(dǎo)線型號規(guī)定警界溫升，具有一定的局限性。其次，不同的材料和設(shè)備，它們的發(fā)熱特性均不同，在不同的條件下，允許的溫升有所不同。第三，對于架空的高壓輸電線路來說，由于受到較多條件限制，難以準(zhǔn)確測量環(huán)境濕度、溫度、風(fēng)速與檢測的距離，通常，僅僅采用地面環(huán)境的濕度、溫度和風(fēng)速作為線路的檢測參數(shù)，以估計形式得出檢測距離，所測出的發(fā)熱點和環(huán)境溫度的溫升有較大的誤差，最終導(dǎo)致熱缺陷的判斷誤差。

（三）臺賬分析法

紅外技術(shù)臺賬會記錄原始的信息數(shù)據(jù)，可將測量結(jié)果直接與臺賬上的數(shù)據(jù)作比較后展開分析。在線路診斷中無任何異常時，即可分析此線路在不同時間的紅外檢測結(jié)果，如線路溫場的分布情況、溫度和溫升變化，進(jìn)而掌握線路發(fā)熱的整體變化趨勢，保證分析判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前，由于各方面條件的限制，紅外技術(shù)臺賬的建立并不完善，在運行上還存在一定缺陷，最大原因在于：（1）廠家所提供的原始資料中缺乏相關(guān)的紅外檢測數(shù)據(jù)。當(dāng)前，變壓器、大型發(fā)電機(jī)等重要設(shè)備才備有紅外檢測數(shù)據(jù)。（2）多數(shù)電力公司為積極展開設(shè)備紅外技術(shù)臺帳的建立工作,使得這種方法未能廣泛應(yīng)用下去。由此可見，臺賬分析法在應(yīng)用中存在較大困難。

四、建議

應(yīng)用紅外測溫儀診斷熱缺陷，是一項較為復(fù)雜的工作。要做好這項工作，首先應(yīng)做好管理工作，要加強(qiáng)管理人員的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，應(yīng)購買價位合理、適應(yīng)性和可靠性強(qiáng)的紅外測溫儀器。目前，紅外測溫儀器主要有紅外熱電視、紅外熱像儀、紅外測溫儀這三類，紅外熱像儀與紅外熱電視均屬于熱成像儀器，能夠顯示熱像進(jìn)而反映溫場的分布變化。紅外測溫儀通過數(shù)字顯示，表達(dá)處測量的結(jié)果。紅外測溫儀器是目前我國廣泛用于高壓輸電線路的檢測中。結(jié)合上文提到的幾種紅外檢測方法，筆者給出如下幾點建議：（1）當(dāng)前，應(yīng)用絕對溫差法判別架空高壓輸電線路的熱缺陷是較為合理的，實用性較強(qiáng)。（2）我國高壓輸電線路的安裝施工工作應(yīng)加強(qiáng)安全隱患的管理。（3）必須加強(qiáng)對導(dǎo)體的監(jiān)督，金具、接頭、導(dǎo)線等的性能會直接影響高壓輸電線路的送電性能和安全性能，我國應(yīng)在重視絕緣監(jiān)督的同時，加強(qiáng)導(dǎo)體的監(jiān)督及技術(shù)檢測方法的管理。

五、結(jié)束語

綜上所述，絕對溫差法、警界溫升法以及臺賬分析法等這幾種高壓輸電線路紅外檢測法均各有優(yōu)勢。若應(yīng)用得當(dāng)，均能有效地檢測出高壓輸電線路存在的潛在故障，能最大程度上保證輸電線路的運行。特別對夏季而言，在電力超負(fù)荷的情況下，高壓輸電線路最容易出現(xiàn)發(fā)熱故障，電力施工安裝人員應(yīng)加強(qiáng)對線路的監(jiān)督管理，同時，應(yīng)采用上述的幾種方法做好發(fā)熱故障的檢測工作，有利于在較短時間內(nèi)診斷熱缺陷，且在一定程度上保證了紅外測量的準(zhǔn)確性，有效減少由于環(huán)境之類的因素帶來的診斷誤差。