紅外成像測溫技術(shù)在配電網(wǎng)缺陷檢測中的應(yīng)用

摘 要：在電力系統(tǒng)中，由于電力設(shè)備發(fā)熱缺陷而引起的設(shè)備事故時有發(fā)生。隨著配電網(wǎng)供電可靠性要求的不斷提高，采用紅外測溫診斷技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備缺陷，使設(shè)備故障得到及時的消除避免電力系統(tǒng)事故的發(fā)生。本文詳細(xì)闡述紅外成像技術(shù)在電力配電線路上圖像采集和數(shù)據(jù)處理的方法，并提供典型應(yīng)用分析。結(jié)果表明達(dá)到了很好的效果。

關(guān)鍵詞：紅外成像 配電網(wǎng) 故障檢測

中圖分類號：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0110-02

電網(wǎng)帶電運(yùn)行設(shè)備缺陷的及時發(fā)現(xiàn)和排除對電網(wǎng)安全運(yùn)行具有十分重要的意義。10 kV配電網(wǎng)目前普遍采用的方法是安排線路工作人員定期進(jìn)行巡視，但是這種方法不適合排查由于老化或者接觸不良等原因造成的設(shè)備內(nèi)部過熱等缺陷。采用紅外成像測溫技術(shù)能很好解決這一問題，尤其對電力設(shè)備的早期故障診斷和預(yù)防性維修具有突出優(yōu)點。

1 紅外成像技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

紅外成像測溫技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用，國外開始于20世紀(jì)60年代，我國開始于80年代。1990年，在國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）上，對紅外診斷技術(shù)給予充分重視和肯定[3]。

利用紅外成像儀器對電氣設(shè)備和線路的熱缺陷進(jìn)行探測，如變壓器、套管、斷路器、刀閘、導(dǎo)線等具有電流、電壓致熱效應(yīng)或其他致熱效應(yīng)的設(shè)備，這已成為電力設(shè)備監(jiān)測、普查、及時發(fā)現(xiàn)隱患、及時搶修、杜絕惡性突發(fā)性設(shè)備事故的一種先進(jìn)手段[7]。

2 紅外測溫圖像采集和數(shù)據(jù)處理

在紅外測溫圖像的采集和數(shù)據(jù)處理過程中存在多種因素影響紅外測溫最終結(jié)果有各種各樣的因素，因此掌握正確的圖像采集和數(shù)據(jù)處理方法尤其重要。

（1）影響圖像采集的因素。

①人員因素。為保證檢測質(zhì)量滿足電力安全生產(chǎn)服務(wù)的需要，從事電氣設(shè)備紅外熱像檢測人員應(yīng)了解紅外熱成像診斷技術(shù)的基本條件和診斷程序，熟悉掌握儀器的操作程序和調(diào)試方法；了解被檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點、外部接線、運(yùn)行狀況和導(dǎo)致設(shè)備故障基本因素；具有一定現(xiàn)場工作經(jīng)驗，熟悉并能嚴(yán)格遵守電力生產(chǎn)和工作現(xiàn)場的有關(guān)安全規(guī)程

②環(huán)境因素。環(huán)境溫度一般不宜低于5 ℃、空氣濕度一般不大于85%。不應(yīng)在有雷、雨、霧、雪的情況下進(jìn)行檢測，風(fēng)速一般不大于5 m/s；氣候為陰天、多云為宜、晴天要避開陽光直接照射或反射入鏡，無霧。同時應(yīng)避開環(huán)境溫度劇烈變化時間段；在室內(nèi)檢測應(yīng)避開燈光的直射，最好閉燈檢測。

③受檢設(shè)備因素。檢測電流致熱的設(shè)備，最好在設(shè)備負(fù)荷高峰狀態(tài)下進(jìn)行，一般不低于額定負(fù)荷的30%；檢測電壓致熱的設(shè)備，保障在額定電壓下運(yùn)行，負(fù)荷電流越小越好。

（2）數(shù)據(jù)處理方法。

處理紅外采集圖像方法主要有表面溫度判斷法、相對溫差判斷法、同類比較判斷法、熱譜圖分析法，精確檢測還應(yīng)采用檔案分析法比較不同歷史時期的溫升、相對溫差和熱譜圖。

①表面溫度判斷法。根據(jù)測得的設(shè)備表面溫度值，對照GB/T11022-1999《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》中對高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備各種部件、材料和絕緣介質(zhì)的溫度和溫升極限的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合環(huán)境氣候條件、負(fù)荷大小進(jìn)行分析判斷。

②相對溫差判斷法。為了提高判斷正確性，對電流致熱型設(shè)備，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備的導(dǎo)流部分熱態(tài)異常，應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確測溫，根據(jù)公式（1）計算相對溫差值判斷確定缺陷性質(zhì)，并劃分為緊急缺陷、重大缺陷及一般缺陷等3類[1]。

（1）

其中：為相對溫差值；

為正常相溫度；

為發(fā)熱點溫度；

為環(huán)境參照溫度。通常設(shè)與被測物體同質(zhì)（發(fā)射率相同）且與周圍空氣溫度相同者為參照物。

③同類比較判斷法。根據(jù)同組三相設(shè)備間對應(yīng)部位的溫差進(jìn)行比較分析。如果三相設(shè)備同時出現(xiàn)異常，可與同回路的同類設(shè)備比較。

④熱譜圖分析法。根據(jù)同類設(shè)備的正常狀態(tài)和異常狀態(tài)的熱圖像判斷設(shè)備是否正常，當(dāng)電氣設(shè)備其他試驗結(jié)果合格時，應(yīng)排除各種干擾對圖像的影響，才能作出結(jié)論。

⑤檔案分析判斷法。分析同一設(shè)備不同時期的檢測數(shù)據(jù)，找出設(shè)備致熱參數(shù)的變化，判斷設(shè)備是否正常。

3 紅外成像測溫技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用

（1）應(yīng)用案例分析。

以慈溪局10 kV新橫B853線為例，7月下旬對該線路進(jìn)行正常周期性紅外測量。該日氣象條件：晴，大氣溫度28 ℃，濕度68%，風(fēng)速2 m/s。測量時間段為上午8點至9點之間，線路負(fù)荷約為62%。紅外測量對象為線路耐張搭頭。取得圖像如圖1、2。

圖1與圖2均為主干線電源測線路耐張搭頭。從圖1可以看出A相溫度為31.9 ℃，B相溫度為31.9 ℃，C相溫度為31.6 ℃。三相溫度基本保持一致。圖2所示A、C兩相分別為34.2 ℃、33.8 ℃，比正常相溫度略高，而B相溫度為41.6 ℃，超過正常相溫度約10 ℃。

采用相對溫差判斷法進(jìn)一步判斷缺陷性質(zhì)。如算式（2）所示：

（2）

從算式（2）可知該處相對溫差值已達(dá)到74%。根據(jù)DL/T664關(guān)于缺陷等級分類該處相對溫差值大于一般缺陷相對溫差值30%，但小于緊急缺陷規(guī)定的相對溫差值80%。該缺陷應(yīng)確定為一般缺陷，需要予以密切關(guān)注，防止演變?yōu)橹匾毕莼蛘呔o急缺陷。

（2）應(yīng)用效果。

從應(yīng)用紅外成像技術(shù)在某局10 kV配網(wǎng)缺陷檢測的情況來看，溫度越限情況占總?cè)毕莸谋戎乇容^大。統(tǒng)計第三季度缺陷如表1、表2所示。

從表1和表2可以看出第三季度缺陷中，采用紅外成像檢測出的一般缺陷占總?cè)毕莸?0%，重要缺陷占總?cè)毕莸?5%。因此利用紅外成像技術(shù)提高了設(shè)備缺陷發(fā)現(xiàn)的幾率，為線路檢修工作提供了更為可靠的依據(jù)，保障了線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

隨著對配電網(wǎng)供電可靠性要求的提高，傳統(tǒng)的設(shè)備缺陷巡視方法已經(jīng)不能滿足可靠性標(biāo)準(zhǔn)要求。在配電線路中由于致熱導(dǎo)致的內(nèi)部缺陷，采用一般的巡視很難發(fā)現(xiàn)。紅外成像技術(shù)作為一項在發(fā)電廠、變電站設(shè)備檢修中應(yīng)用已相對成熟的方法，同樣適用于配電網(wǎng)設(shè)備的缺陷檢測，因此為保證電力生產(chǎn)安全高效運(yùn)行，把紅外成像技術(shù)應(yīng)用到配電網(wǎng)設(shè)備的日常巡視中，可以提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，降低維修成本，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

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