紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用探究

【摘要】電力行業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了電網(wǎng)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，在為社會(huì)發(fā)展提供更多助力的同時(shí)也將面臨著更多的運(yùn)行問(wèn)題，在所有影響電網(wǎng)正常運(yùn)行的因素中，以電氣設(shè)備過(guò)熱最為常見。為有效解決此類問(wèn)題，可以采用紅外測(cè)溫技術(shù)，及時(shí)完成對(duì)電力設(shè)備以及各部件的檢測(cè)，將其運(yùn)行溫度控制在允許范圍內(nèi)，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。本文對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)運(yùn)用原理進(jìn)行了分析，闡述了紅外測(cè)溫技術(shù)的幾種判斷方法，并結(jié)合某地區(qū)電力系統(tǒng)紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用具體工程，對(duì)幾種常見的變電設(shè)備的紅外測(cè)溫應(yīng)用進(jìn)行了分析?！?/p>

【關(guān)鍵詞】紅外測(cè)溫技術(shù);變電運(yùn)行;設(shè)備檢測(cè)

電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，決定了有更多變電設(shè)備投入到電力系統(tǒng)中，以保證電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性為目的，針對(duì)變電設(shè)備檢測(cè)的方式也越來(lái)越多。其中針對(duì)變電設(shè)備過(guò)熱問(wèn)題的紅外測(cè)溫技術(shù)，可以迅速檢測(cè)到設(shè)備運(yùn)行中存在的缺陷、故障以及異常，進(jìn)而能夠在短時(shí)間內(nèi)采取有效的解決措施，對(duì)提高變電設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要意義。

一、紅外測(cè)溫技術(shù)運(yùn)用原理分析

任何物體在運(yùn)行的過(guò)程中，都會(huì)受內(nèi)部分子、原子以及電子運(yùn)動(dòng)影響，產(chǎn)生熱輻射。因此，變電設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，不同的部位存在的電阻不同，再加上電流電壓等因素影響，導(dǎo)致同一設(shè)備在運(yùn)行中不同部位溫度不同，針對(duì)此原理就可以通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)探明存在異?；蛘吖收系牟课?。任何物體都會(huì)放射紅外輻射，并且溫度的不同會(huì)直接影響紅外輻射的強(qiáng)度，通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，變電設(shè)備輻射功率信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備的溫度，并且可以將改變狀態(tài)顯示出來(lái)。一般情況下造成設(shè)備溫度異常升高的因素，包括電力設(shè)備損耗、增大電阻、雜物、天氣以及人為操作不當(dāng)?shù)?，?duì)于局部溫度過(guò)高現(xiàn)象，可以通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)，通過(guò)對(duì)信號(hào)變化情況進(jìn)行具體分析，即可以確定的問(wèn)題，及時(shí)采取措施進(jìn)行處理[1]。

二、紅外測(cè)溫技術(shù)判斷方法

1.同類比較法

根據(jù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值差異特征，來(lái)對(duì)同一型號(hào)電壓制熱型設(shè)備是否正常進(jìn)行判斷，其中電壓制熱型設(shè)備存在的缺陷可以通過(guò)允許溫升或者同類允許溫差的方式進(jìn)行判斷。對(duì)于紅外測(cè)溫技術(shù)在變電設(shè)備中的運(yùn)用，以相關(guān)規(guī)定為依據(jù)，如果同類溫度超過(guò)允許溫升值30%以上，代表設(shè)備存在嚴(yán)重缺陷。另外，如果存在三相電壓不對(duì)稱情況，應(yīng)重點(diǎn)考察是否受工作電壓影響。

2.相對(duì)溫差判斷法

相對(duì)溫差判斷法，在對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要檢測(cè)兩個(gè)點(diǎn)的溫度，即發(fā)熱點(diǎn)與正常點(diǎn)，另外還需要測(cè)定設(shè)備運(yùn)行環(huán)境參照體溫度。測(cè)定后將兩個(gè)對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)之間的溫差比上發(fā)熱墊的溫升，結(jié)果即為相對(duì)溫差。另外，對(duì)于電流致熱設(shè)備，設(shè)備導(dǎo)流部分發(fā)熱情況異常，則需要對(duì)其溫度進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)獲取溫度數(shù)值，以公式σ=[（T1-T2）/（T1-T0）]×100%計(jì)算出相對(duì)溫差數(shù)值[2]。其中，公式中T1、T2、T0表示發(fā)熱點(diǎn)溫度、正常相溫度以及環(huán)境參照體溫度，計(jì)算時(shí)將檢測(cè)到的各點(diǎn)溫度數(shù)值帶入即可，最終可得到準(zhǔn)確的相對(duì)溫差。

3.熱譜圖分析法

熱譜圖分析法即同類設(shè)備可以根據(jù)在正常狀態(tài)以及異常狀態(tài)下的熱譜圖對(duì)比，根據(jù)對(duì)比存在的差異來(lái)判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常，是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的判斷方法。

三、紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中應(yīng)用分析

1.工程概述

以某地區(qū)電力系統(tǒng)為例，系統(tǒng)主要采用35kV架空雙回路電源，近年來(lái)當(dāng)?shù)赜秒娏砍掷m(xù)上升，系統(tǒng)所要承擔(dān)的用電負(fù)荷不斷增大，相應(yīng)的變電設(shè)備出現(xiàn)故障的概率逐漸上升，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在影響變電設(shè)備正常運(yùn)行因素中，以設(shè)備溫度升高最為常見，在對(duì)設(shè)備的維護(hù)管理中，對(duì)于溫度的檢測(cè)控制主要為試溫貼片方式，但是受高壓線路安全間距限制，對(duì)人員的安全性威脅比較大。為保證當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，必須要對(duì)變電設(shè)備的溫升做好檢測(cè)與控制，最大程度上減少損失。

2.紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用分析

（1）隔離開關(guān)檢測(cè)

隔離開關(guān)出現(xiàn)故障的主要原因包括三個(gè)方面：第一，隔離開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間暴漏在空氣環(huán)境中，造成刀口被氧化，氧化后一般會(huì)在刀口表面形成一層氧化膜，進(jìn)而會(huì)對(duì)電流的正常流通造成影響，增大了設(shè)備的電阻而導(dǎo)致溫度升高。第二，電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中變電設(shè)備隔離開關(guān)啟閉頻率大，使用次數(shù)過(guò)多會(huì)造成合閘不到位，進(jìn)而造成電阻的增大，使得設(shè)備溫度升高發(fā)熱。第三，設(shè)備日常檢修工作不到位，在隔離開關(guān)安裝與檢修過(guò)程中，存在操作不當(dāng)或者維修不合理等情況，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備在異常情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，出現(xiàn)升溫現(xiàn)象。針對(duì)此種情況，選擇用紅外測(cè)溫技術(shù)能夠在安裝時(shí)對(duì)開關(guān)進(jìn)行全面的檢測(cè)，在檢測(cè)無(wú)異常后才可投入使用，并且在后期使用的維護(hù)管理中，能夠及時(shí)完成隔離開關(guān)刀口溫度的檢測(cè)，避免設(shè)備在溫升情況下繼續(xù)運(yùn)行而引發(fā)安全事故[3]。

（2）互感器檢測(cè)

影響互感器正常運(yùn)行的因素主要包括損耗（如介質(zhì)損耗、鐵損）過(guò)大、接觸不良以及外殼發(fā)熱等，如果設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中內(nèi)部缺油，很容易會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行故障。一般情況下，如果互感器表面溫度升高，對(duì)于35～100kV電磁型電壓互感器應(yīng)將其溫升最大值控制在5K以內(nèi)，而相間的溫差需要控制在1.5K以內(nèi)。另外，對(duì)于實(shí)際溫升大于允許范圍，在對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)時(shí)應(yīng)采取多種檢測(cè)方法相結(jié)合的方式進(jìn)行處理。

（3）線夾檢測(cè)

對(duì)于變電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，大部分的線路都處于暴露的環(huán)境中，如果后期管理不當(dāng)很容易出現(xiàn)線夾發(fā)熱的問(wèn)題。在相對(duì)暴露的環(huán)境中，線夾墊片很容易被氧化而造成線夾松動(dòng)，在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中就會(huì)因?yàn)榻佑|不良導(dǎo)致接觸電阻增大的原因，影響線路的穩(wěn)定性，增大了電網(wǎng)的安全隱患。在線路檢修中，很容易就會(huì)忽視對(duì)線夾的管理，或者是安裝時(shí)操作不當(dāng)都會(huì)造成線夾松動(dòng)或者接觸不良[4]。通過(guò)紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，檢測(cè)出存在異常情況的線夾，在確定位置后及時(shí)對(duì)墊片進(jìn)行更換，避免線夾因?yàn)樗蓜?dòng)而出現(xiàn)接觸不良的運(yùn)行事故。

（4）變壓器與電抗器檢測(cè)

變壓器是變電系統(tǒng)中主要構(gòu)成部分，如果其出現(xiàn)故障將會(huì)在根本上對(duì)電網(wǎng)造成影響。例如漏磁是變電器比較常見的嚴(yán)重問(wèn)題，一旦出現(xiàn)將會(huì)產(chǎn)生大量的渦流損耗，致使箱體或者螺桿溫度升高，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。此種情況的熱成像主要以漏磁穿過(guò)區(qū)域?yàn)橹行?，形成層次相?duì)清晰但是不規(guī)則形狀的圓環(huán)，并且一般溫度都會(huì)控制在95℃以下。如果是變壓器內(nèi)部存在接觸不良的情況，同樣會(huì)造成設(shè)備溫度上升，其中以箱體溫度上升的速度最快。此種情況與渦流損耗熱成像不同，其并不會(huì)產(chǎn)生環(huán)流形狀。另外，如果設(shè)備管道被堵住，導(dǎo)致管道不能正常參與循環(huán)，設(shè)備不能正常運(yùn)行也會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱的情況。管道被堵塞的情況是一種比較常見的問(wèn)題，在出現(xiàn)溫升情況時(shí)因?yàn)楸欢氯墓艿啦粎⑴c循環(huán)，設(shè)備會(huì)存在明顯的低溫區(qū)，與升溫部位形成較大的溫差，可以在熱譜圖中明顯的表現(xiàn)出來(lái)。另外，如果變壓器內(nèi)高壓套管因?yàn)槿庇投霈F(xiàn)溫升情況，套管內(nèi)的油氣輻射熱量會(huì)存在明顯的差異，并將其反應(yīng)在熱圖譜中，形成明顯的油氣分界線。

四、結(jié)束語(yǔ)

變電運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N情況導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，而降低電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性。在變電設(shè)備運(yùn)行故障中，以溫度異常最為常見，針對(duì)此種情況可以采取紅外測(cè)溫技術(shù)，能夠更及時(shí)準(zhǔn)確的檢測(cè)異常部位，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，及時(shí)對(duì)故障或缺陷進(jìn)行排除，以求能夠不斷提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]梁敬鑄.淺析紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2013，（11）：59-60.

[2]陳定輝.論紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中的應(yīng)用[J].廣東科技.2012，（23）：21-22.

作者簡(jiǎn)介：

吳麗霞（1988—），女，助理工程師，從事電氣試驗(yàn)及狀態(tài)檢修相關(guān)工作。

陳桂文（1975—），男，工程師，主要從事電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)工作。