紅外線熱像儀在電力設備點檢中的應用

大唐洛陽熱電廠 設備管理部 張衛(wèi)行

紅外線熱像儀在電力設備點檢中的應用

大唐洛陽熱電廠 設備管理部 張衛(wèi)行

從300 MW機組基建開始，大唐洛陽熱電廠工作人員以點檢定修的管理模式對設備進行全過程、全員、全方位的動態(tài)管理。在工作中發(fā)現(xiàn)，電氣設備運行中溫度的變化能直接反映設備質(zhì)量的好壞，而普通的測溫儀無法遠距離分辨出故障點的具體部位，尤其是無法檢定電氣設備的高壓線路、開關、電纜接頭等故障。為了為檢修提供更可靠的依據(jù)，大唐洛陽熱電廠開始利用紅外線熱像儀對電氣設備進行檢測。設備投入使用后，查出了多處隱患，保障了電力設備的安全可靠運行。本文，筆者以大唐洛陽熱電廠為例，闡述紅外檢測技術及紅外線熱像儀在電力系統(tǒng)中的應用。

一、紅外檢測技術概述

紅外檢測技術是指利用紅外輻射原理及儀器，檢測機器運行中的溫度變化。這是一種快速、簡便且行之有效的檢測電氣設備故障的方法，能夠快速、準確地確定發(fā)熱故障點。

1.紅外線。在光譜中波長在0.75～100 0 μm之間的一段稱為紅外線，是不可見光。紅外線是一種電磁波，自然界中所有溫度高于絕對零度（–273.16℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。不同材料、不同溫度、不同表面光度、不同顏色的物質(zhì)所發(fā)出的紅外輻射強度也不同?？茖W研究表明，當物體溫度低于100 0 ℃時，物體輻射能中大多是不可見的紅外光，能量也正集中在紅外區(qū)。紅外線熱像儀的工作原理正是利用這一原理，捕捉物體表面所發(fā)出的紅外輻射；工作人員通過觀察物體的紅外熱分布圖，判斷出設備故障所在位置及設備故障程度。

2.紅外線熱像儀的測量方法。太陽光透過大氣層時透過率較高的光譜段通常被稱為“大氣窗口”。紅外熱成像檢測技術，就是利用了所謂的“大氣窗口”。在用紅外測溫儀測溫時，由于輻射率對測溫影響很大，因此必須選擇正確的輻射系數(shù)。光滑表面因其反光，反射率較高，所以容易受環(huán)境影響；表面粗糙的物體輻射率較高；一個完美的理想黑體會吸收所有的紅外線（即輻射率為1）。電力設備測量需要的發(fā)射率一般在0.85～0.95，可使用簡單的輻射率測量方法，即將試件加熱至高于環(huán)境溫度（常溫下易出現(xiàn)測不準的現(xiàn)象），再貼上已知輻射率的物體（例如黑膠布），之后移動測溫點至測量物體上測出溫度，然后調(diào)整輻射系數(shù)，使溫度與黑膠布表面溫度相同，此時的輻射率就是試件的輻射率。

3.影響紅外線熱像儀測量準確性的因素。在實際應用中，要根據(jù)實際情況選擇儀表的視角和被測材料的紅外發(fā)射率。如果所選擇的發(fā)射率或視角不合適，會導致測量結(jié)果不準確。引發(fā)測量誤差的另一個原因是測量距離。測量距離應滿足L≤Sθ，式中，L為被測距離，S為被測物體表面積，θ為視場角。測量距離的大小與儀器的視場角、被測物體表面積相關，視場角或被測物體面積越大，測量距離可以越遠。如果被測物體面積較小，而測量距離過遠，則會導致測量結(jié)果不準確，而且距離越遠，誤差越大。

二、紅外熱像儀在電力設備點檢中的應用

如果電力設備在運行中溫度小于60 ℃，就應引起工作人員注意；如果其溫度大于80 ℃，則需工作人員盡快采取措施。工作人員在必要時應查閱安裝或生產(chǎn)廠家所提供的相關資料，了解設備的最高允許溫度或絕緣等級，也可根據(jù)其絕緣等級來判斷設備的允許發(fā)熱量，及時安排檢修工作。

1.電氣設備狀態(tài)監(jiān)測的重要性。日常點檢中用的點檢儀測量方式，只是一個點一個點地測量，距離遠了測量結(jié)果就不準確，而且易受周圍空氣影響，甚至在陽光強烈的室外環(huán)境中完全無法進行測量工作。而利用紅外熱像儀進行測溫，則可以排除這些不利因素的影響，做到準確測溫，消除隱患。充分證明了使用紅外熱像儀的紅外監(jiān)測在電氣設備狀態(tài)監(jiān)測中的重要性。

2.紅外測溫儀監(jiān)測出的隱患事例及處理分析。

（1）對變壓器及配電設施的監(jiān)測。2009年6月25日，點檢員使用紅外熱像儀發(fā)現(xiàn)3號主變高壓側(cè)套管A相接線板處溫度較高，其他2相接線板溫度則在47 ℃左右。因系統(tǒng)負荷較大，而且設備在此溫度下設備仍可運行，因而只進行跟蹤檢測。2009年8月底，工作人員在設備停機后對3號主變高壓側(cè)套管A相接線板進行拆開檢查，用金相砂紙打磨，并重新涂抹導電膏，避免了一起因接線板長期發(fā)熱、高壓套管受損或?qū)Ь€融斷而引起的非停事故。

（2）對配電柜及電纜的監(jiān)測。在大唐洛陽熱電廠165 MW供熱機組的配電設備中，專用盤及MCC盤內(nèi)多為鋁排，用來連接的電纜有些是銅芯，有些是鋁芯，存在銅鋁過渡問題，并且之前已發(fā)生多起此類發(fā)熱故障。針對這一情況，工作人員應定期對低壓配電柜進行紅外檢測，做到防患于未然。

（3）對電機的監(jiān)測。2006年12月19日，點檢員用紅外線熱像儀檢查6號發(fā)電機發(fā)現(xiàn)，其負極集電環(huán)表面溫度為230 ℃、正極（東側(cè)）溫度為65 ℃，發(fā)電機集電環(huán)（靠發(fā)電機側(cè)）碳刷磨損非常嚴重，個別電刷邊緣崩裂，而且負極電刷在電刷盒內(nèi)高頻振動；負極集電環(huán)表面光潔度下降，電刷與集電環(huán)的摩擦面沒有形成有光潔度的鏡面。之后，工作人員采用涂抹凡士林的方法，反復少量多次均勻涂抹干凈的凡士林于碳刷頂部。幾分鐘后，設備溫度由230 ℃迅速降至75 ℃左右，后又降到了68 ℃左右，設備逐步恢復正常。