紅外測(cè)溫在繼電保護(hù)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

吳小妹，林大增

福州電業(yè)局，福建福州 350009

1 紅外測(cè)溫技術(shù)的特點(diǎn)

所謂紅外測(cè)溫是指采用紅外熱像儀或紅外熱電視對(duì)所有應(yīng)測(cè)部位進(jìn)行全面掃描，找出熱態(tài)異常部位，然后對(duì)異常部位和重點(diǎn)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫。

它是通過吸收物體自身分子運(yùn)動(dòng)對(duì)外產(chǎn)生的紅外輻射能量，測(cè)出設(shè)備表面的溫度及溫度場的分布，從而判斷設(shè)備發(fā)熱情況。具有快捷、方便、靈敏度高、非接觸性遠(yuǎn)距離測(cè)溫、無需使被測(cè)設(shè)備停運(yùn)或解體等優(yōu)點(diǎn)。

2 紅外測(cè)溫在繼電保護(hù)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用

紅外測(cè)溫應(yīng)用于具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的二次設(shè)備及相關(guān)回路，包括保護(hù)裝置、自動(dòng)化（測(cè)控）裝置、安全自動(dòng)裝置、故障錄波器、端子箱、保護(hù)屏等二次設(shè)備本體及其相互之間連接的二次回路和一次設(shè)備至端子箱、保護(hù)屏的二次回路，站用電交直流回路。

二次設(shè)備包括裝置的面板、背板和內(nèi)部；二次回路包括電纜的連接處，比如開關(guān)端子箱端子排、保護(hù)屏端子排等。具體項(xiàng)目見表1。

表1 變電二次系統(tǒng)紅外測(cè)溫檢測(cè)項(xiàng)目

輸變電設(shè)備應(yīng)用紅外檢測(cè)及診斷技術(shù)及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電力設(shè)備的事故隱患和故障先兆，及時(shí)采取相應(yīng)合理的可靠措施，為設(shè)備檢修提供了依據(jù)，使缺陷處理更具針對(duì)性。同時(shí)也為開展設(shè)備狀態(tài)維修創(chuàng)造了條件，有效地預(yù)防了一些事故的發(fā)生，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

輸變電設(shè)備和繼電保護(hù)設(shè)備因設(shè)備制造元件、運(yùn)行環(huán)境不同，使紅外技術(shù)在兩者的應(yīng)用中各有不同。

1）輸變電設(shè)備主要運(yùn)行在戶外或 較大的室內(nèi)空間，繼保設(shè)備主要集中在室內(nèi)，運(yùn)行環(huán)境舒適很多。如環(huán)境溫、濕度大都在允許范圍內(nèi)，設(shè)備積塵、污染程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于輸變電設(shè)備。這對(duì)于紅外熱成像的測(cè)試更有利，且對(duì)于紅外熱成像的背景溫度修正要求也不同；

2）輸變電設(shè)備屬于電力系統(tǒng)中高壓設(shè)備，其安全距離有嚴(yán)格要求，這就造成輸變電設(shè)備屬于遠(yuǎn)距離測(cè)試，而保護(hù)設(shè)備和二次回路則是近距離測(cè)試，特別是保護(hù)裝置，因測(cè)試位置有限，距離小的不到30cm，長的不過數(shù)米，這就造成輸變電設(shè)備紅外測(cè)試儀器和繼電保護(hù)紅外測(cè)試儀器的技術(shù)參數(shù)要求不同，前者適合配置長焦、后者適合配置廣角鏡頭；

3）輸變電設(shè)備發(fā)現(xiàn)較多缺陷的是設(shè)備的接頭部位。這些屬于電流致熱的發(fā)熱點(diǎn)，其接觸是否良好是個(gè)重要原因。繼電保護(hù)中廣泛采集的電流二次回路，其接頭發(fā)熱是與之相似的，不論是端子排還是連接片接觸不良發(fā)熱也是極其明顯的。

3 繼保狀態(tài)檢修中熱缺陷的標(biāo)準(zhǔn)劃分

二次系統(tǒng)紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的分析判斷方法和判斷依據(jù)以三種方法為主。

1）表面溫度差異判斷法

根據(jù)測(cè)得的設(shè)備或二次回路溫度值，結(jié)合環(huán)境氣候條件、二次負(fù)荷大小進(jìn)行分析判斷，若圖像中測(cè)得某個(gè)點(diǎn)的溫度高于周邊部件溫度10℃以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

2）同類同相比較判斷法

根據(jù)同組三相設(shè)備或回路之間和同相、同類設(shè)備或回路之間對(duì)應(yīng)部位的溫差進(jìn)行比較分析。當(dāng)某個(gè)設(shè)備或某相溫度超過其它同類型設(shè)備或其它兩相溫度10℃以上時(shí)，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

3）檔案統(tǒng)計(jì)分析判斷法

統(tǒng)計(jì)并分析同一設(shè)備在不同時(shí)期的溫度變化情況，查找溫度變化原因，結(jié)合統(tǒng)計(jì)規(guī)律來判斷設(shè)備是否正常。

根據(jù)上述方法，二次系統(tǒng)熱缺陷可分為一般缺陷、重要缺陷和緊急缺陷3種：

（1）一般缺陷：超過正常運(yùn)行的二次設(shè)備或相關(guān)回路溫度10℃ ～20℃ ；

（2）重要缺陷：超過正常運(yùn)行的二次設(shè)備或相關(guān)回路溫度20℃ ～30℃ ；

（3）緊急缺陷：超過正常運(yùn)行的二次設(shè)備或相關(guān)回路溫度30℃以上，并經(jīng)專業(yè)人員同意。

4 應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：繼電保護(hù)設(shè)備

2010年上半年泉州電業(yè)局220kV西湖變220kV故障錄波器開入板位置紅外測(cè)溫溫度數(shù)據(jù)達(dá)70℃以上（見圖1），其他電業(yè)局多套該型故障錄波器同樣發(fā)現(xiàn)異常溫度數(shù)據(jù)（見圖2），經(jīng)分析并聯(lián)系廠家，確認(rèn)為2009年前該系列故障錄波裝置的開入量回路的配阻不恰當(dāng)，造成長期閉合開入接點(diǎn)的回路配阻發(fā)熱嚴(yán)重，存在產(chǎn)品家族性質(zhì)量問題。現(xiàn)在已安排福建省2009年前批次的該型故障錄波器更換開入板。

圖1 泉州電業(yè)局220kV西湖變故障錄波裝置紅外測(cè)溫實(shí)例

狀態(tài)量預(yù)警和異常分析避免一起可能CT斷線的事故隱患。莆田電業(yè)局220kV荔城變110kV母聯(lián)開關(guān)電流二次回路溫度較其他回路高出29.3℃，繼電保護(hù)狀態(tài)檢修輔助決策系統(tǒng)發(fā)出二次回路紅外溫差狀態(tài)量預(yù)警?，F(xiàn)場檢查為母聯(lián)開關(guān)保護(hù)屏內(nèi)端子排上電流回路的連接片松動(dòng)。上緊連接片后，溫度數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，避免一起可能CT斷線的事故隱患。

福州電業(yè)局 開展繼電保護(hù)裝置和二次回路的檢測(cè)經(jīng)歷了由變電運(yùn)行人員利用一次紅外熱成像儀檢測(cè)保護(hù)裝置和二次回路到繼保專業(yè)人員檢測(cè)的階段。由于輸變電設(shè)備和繼保設(shè)備的上述不同的，檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)用輸變電設(shè)備紅外檢測(cè)儀檢測(cè)繼保設(shè)備和二次回路時(shí)，因焦距和視角問題，檢測(cè)效果不佳，經(jīng)過與輸變電狀態(tài)檢修相關(guān)人、福祿克廠家的積極溝通后，福州電業(yè)局 用福祿克Ti55和Ti32對(duì)繼電保護(hù)和二次回路進(jìn)行了全面測(cè)溫。

福祿克紅外熱成像儀對(duì)于距離 50cm以內(nèi)的成像效果良好，清晰，特別是Ti32引進(jìn)了先進(jìn)的IR－Fusion（紅外－可見光融合功能）。它在紅外熱圖基礎(chǔ)上疊加可見光圖像，通過調(diào)節(jié)使背景呈現(xiàn)可見光圖像，而發(fā)熱點(diǎn)依舊是紅外成像。使用者借助可見光圖像，對(duì)發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行快速、精確的定位。正式由于該先進(jìn)的技術(shù)使得我們?cè)诶杳髯冞M(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)該站一個(gè)端子箱內(nèi)一個(gè)電流回路連接片未接觸好，導(dǎo)致異常發(fā)熱。

現(xiàn)場我們對(duì)發(fā)熱情況進(jìn)行了緊固處理后，發(fā)現(xiàn)該連接點(diǎn)的溫度明顯下降，由60多度直接降到40多度。下圖是處理后成像：

紅外技術(shù)是一項(xiàng)十分有效、重要的檢測(cè)方法，但在繼電保護(hù)專業(yè)的應(yīng)用還只是起步，對(duì)于在二次回路中沒有電流效應(yīng)的部分，特別是重要的控制回路的監(jiān)測(cè)如何開展，還需要進(jìn)一步琢磨。同時(shí)對(duì)設(shè)備缺陷及熱譜圖的分析尚需進(jìn)一步積累資料，加快對(duì)檢測(cè)人員檢測(cè)診斷的培訓(xùn)，提高檢測(cè)質(zhì)量，注意積累重要的電力設(shè)備原始記錄，定期進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，促進(jìn)電力設(shè)備的由定期檢修向狀態(tài)檢修過渡。

[1]中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T 664-2008.帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則.