紅外熱像儀在配電線路故障診斷中的應(yīng)用

張 棟，郭 君，殷光華

（新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453002）

普通的人眼目測與經(jīng)驗(yàn)分析，無法在設(shè)備運(yùn)行情況下準(zhǔn)確分辨出故障點(diǎn)的具體部位，尤其是電氣設(shè)備的高壓斷路器、隔離開關(guān)、各聯(lián)接部位等。而紅外熱像儀，可以彌補(bǔ)人工分析在電氣設(shè)備巡視時(shí)的不足。其可實(shí)時(shí)提供高分辨率的彩色影像，溫度分辨率高，測溫功能強(qiáng)大，紅外鏡頭與CCD鏡頭可隨時(shí)切換，可用PC卡存儲圖像，且不易失真。

通過利用紅外熱像儀對主變壓器、配電室、開關(guān)、隔離等設(shè)備進(jìn)行檢測，依據(jù)熱像圖及時(shí)準(zhǔn)確地確定被測物體的故障部位，避免了設(shè)備事故的發(fā)生和擴(kuò)大，為設(shè)備檢修提供了可靠的依據(jù)，在這些設(shè)備上逐步實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)預(yù)知檢修。

1 紅外熱像儀簡介

1.1 紅外熱像儀原理

紅外熱像儀是利用紅外探測器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)（目前先進(jìn)的焦平面技術(shù)則省去了光機(jī)掃描系統(tǒng)）接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形，反映到紅外探測器的光敏元上，在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)（焦平面熱像儀無此機(jī)構(gòu)）對被測物體的紅外熱像進(jìn)行掃描，并聚焦在單元或分光探測器上，由探測器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)視頻信號，通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。

而近幾年推出的陣列式凝視成像的焦平面熱像儀，屬新一代的熱成像裝置，在性能上大大優(yōu)于光機(jī)掃描式熱像儀，有逐步取代光機(jī)掃描式熱像儀的趨勢。其關(guān)鍵技術(shù)是探測器由單片集成電路組成，被測目標(biāo)的整個(gè)視野都聚焦在上面，并且圖像更加清晰，使用更加方便，儀器非常小巧輕便，同時(shí)具有自動調(diào)焦圖像凍結(jié)，連續(xù)放大，點(diǎn)溫、線溫、等溫和語音注釋圖像等功能，儀器采用PC卡，存儲容量可高達(dá)500幅圖像。

1.2 紅外熱像儀功能

紅外熱像儀具有點(diǎn)溫功能、高溫報(bào)警、高低溫捕捉、等溫分析、圖像存儲、回放功能等功能。

2 紅外熱像儀在配電線路中的應(yīng)用

2.1 設(shè)備故障診斷原理

運(yùn)行中的帶電導(dǎo)體及各聯(lián)接部位出現(xiàn)故障，在電流的作用下，都會出現(xiàn)熱效應(yīng)，使得故障部位的溫度升高，相對非故障部位和環(huán)境，溫度都要有所升高。通過紅外熱像儀對設(shè)備的檢測，就能夠通過溫度的變化，來判斷設(shè)備是否存在故障部位，即故障點(diǎn)的具體部位，并根據(jù)溫度的相對變化，來判斷故障的缺陷類別，制定檢修計(jì)劃。

2.2 設(shè)備故障紅外診斷的優(yōu)點(diǎn)

紅外診斷技術(shù)，對電氣設(shè)備的早期故障缺陷及絕緣性能，做出可靠的預(yù)測，使傳統(tǒng)電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)維修（預(yù)防試驗(yàn)是上世紀(jì)50年代引進(jìn)前蘇聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)）提高到預(yù)知狀態(tài)檢修，這也是現(xiàn)代電力企業(yè)發(fā)展的方向。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展成熟與日益完善，利用紅外狀態(tài)監(jiān)測和診斷技術(shù)，具有遠(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體，又具有準(zhǔn)確、快速、直觀等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)地在線監(jiān)測和診斷電氣設(shè)備大多數(shù)故障（幾乎可以覆蓋所有電氣設(shè)備各種故障的檢測）。紅外檢測技術(shù)的應(yīng)用，對提高電氣設(shè)備的可靠性與有效性，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低維修成本，都有很重要的意義，并能使維修水平和設(shè)備的健康水平上一個(gè)臺階。

2.3 應(yīng)用舉例

配電線路出現(xiàn)問題的高峰期，也是用電的高峰期，一般在夏季、冬季、節(jié)假日等，出現(xiàn)故障的設(shè)備及部位，多為高壓斷路器接線柱、高壓隔離開關(guān)、變壓器低壓接線柱、低壓刀閘及其他導(dǎo)體聯(lián)接的戶外部位，或大電流流通部位。

在故障高峰期前，會對設(shè)備進(jìn)行巡視，以確保在用電高峰期時(shí)設(shè)備的正常運(yùn)行。但一般的人眼目測與經(jīng)驗(yàn)分析，無法發(fā)現(xiàn)隱蔽的故障缺陷，而用電高峰期的到來，會使存在隱患設(shè)備的電流增大，設(shè)備故障也會隨之出現(xiàn)。我們在對設(shè)備巡視時(shí)，用紅外熱像儀及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的異常發(fā)熱，并根據(jù)其他運(yùn)行數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，判斷該設(shè)備是否存在隱患，并制定檢修計(jì)劃。

（1）使用舉例之一。2010年高考前，根據(jù)要求應(yīng)確保對高考期間學(xué)校的考場保證供電。我們對各個(gè)學(xué)校供電的線路進(jìn)行巡視，并對供電的變壓器高壓跌落、變壓器、低壓刀閘等設(shè)備進(jìn)行了紅外熱成像拍照（如圖1），就是在巡視某校供電的低壓刀閘時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中兩相的溫度異常。缺陷左邊相低壓刀閘發(fā)熱點(diǎn)溫度最高達(dá)到154.4℃，而右邊相發(fā)熱點(diǎn)溫度也達(dá)到了100℃，中相沒有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象，可以判斷為正常的。發(fā)熱點(diǎn)都存在明顯的溫度升高現(xiàn)象，但現(xiàn)場用肉眼觀察是不能發(fā)現(xiàn)這些發(fā)熱點(diǎn)的缺陷的。

圖1 低壓刀閘的發(fā)熱點(diǎn)

發(fā)現(xiàn)缺陷后，工作班成員立即組織材料和工具，對該變壓器進(jìn)行停電更換低壓刀閘的工作。更換低壓刀閘后，設(shè)備運(yùn)行正常，用熱成像儀觀察沒有異常的發(fā)熱情況。

（2）使用舉例之二（如圖2）。為在線路巡視時(shí)，使用紅外熱成像儀進(jìn)行設(shè)備的紅外熱成像拍照，發(fā)現(xiàn)某線路主干線聯(lián)絡(luò)開關(guān)導(dǎo)線處中相、右邊相有發(fā)熱現(xiàn)象，最高溫度達(dá)到116.3℃，與周圍環(huán)境和周圍設(shè)備有著明顯的差異，存在著缺陷。因?yàn)榇司€路為主干線路，無法立即停電進(jìn)行缺陷的排除，工作人員立即匯報(bào)主管領(lǐng)導(dǎo)，并在制定月度計(jì)劃時(shí)，將其列入停電計(jì)劃，對其進(jìn)行缺陷的排除。

圖2 某主干線聯(lián)絡(luò)開關(guān)導(dǎo)線處的發(fā)熱現(xiàn)象

根據(jù)以上兩個(gè)工作中的實(shí)例，可以看到紅外熱成像儀可以發(fā)現(xiàn)我們?nèi)庋蹮o法觀察到的設(shè)備發(fā)熱情況，并據(jù)此判斷是否有缺陷的存在及嚴(yán)重程度，并及時(shí)有計(jì)劃地安排對缺陷的處理。從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)預(yù)知維修，減少電網(wǎng)設(shè)備故障的發(fā)生。

3 使用紅外熱像儀的注意事項(xiàng)

使用紅外熱像儀，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

（1）由于在現(xiàn)場操作中一般難以確定目標(biāo)的輻射率，所以利用紅外熱像儀測量原理測量出的溫度，只能是實(shí)際溫度的近似值。因此，在使用紅外熱像儀進(jìn)行測溫時(shí)，需了解以下兩點(diǎn)：

一是在不調(diào)整輻射率的情況下，當(dāng)不同物體具有同一溫度時(shí)，表面輻射率達(dá)的物體，顯示的圖像較明亮，測出的溫度較高；表面輻射率小的物體，顯示的圖像較暗，測出的溫度較低。

二是測定溫度值均為目標(biāo)表面溫度值。

（2）紅外熱像儀紅外鏡頭應(yīng)避免強(qiáng)光照射，要遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場，勿靠近高溫?zé)嵩础?/p>

4 結(jié)束語

紅外熱像儀能夠快速、準(zhǔn)確地確定隱患點(diǎn)、故障點(diǎn)的位置，并測量出該點(diǎn)的溫度，且保留有圖像資料，為設(shè)備的正常運(yùn)行和檢修工作提供了可靠的依據(jù)。經(jīng)過近些年的實(shí)踐，紅外熱像儀在運(yùn)行中的電氣設(shè)備的故障診斷方面，取得了一定成績，摸索了一些經(jīng)驗(yàn)。下一步，在對設(shè)備的檢修診斷方面，我們要進(jìn)一步注意積累經(jīng)驗(yàn)，使紅外熱像儀的作用得到最大限度的發(fā)揮，為企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行保駕護(hù)航。

［1］上海市電力公司.電力設(shè)備紅外檢測診斷圖譜及應(yīng)用規(guī)范[M].北京：中國電力出版社，2004

［2］DL/T664-1999,帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則[S].

［3］吳曉松,王晨峰.電力設(shè)備接點(diǎn)溫升監(jiān)控的研究[A].電力系統(tǒng)紅外交流會論文[C].2001.