輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中紅外熱成像技術(shù)的應用探析

諸葛葳

摘 要：輸電設(shè)備狀態(tài)檢修工作是電力企業(yè)重要的工作之一，是確保輸電設(shè)備正常運行的前提。傳統(tǒng)的輸電設(shè)備狀態(tài)檢修模式具有一定的時間周期性，雖然在很大程度上減少了輸電設(shè)備故障發(fā)生幾率，但同時也存在一定的局限性。紅外熱成像技術(shù)能夠在不影響輸電設(shè)備正常工作的前提下進行，以圖像的方式顯示設(shè)備運行的相關(guān)參數(shù)，與傳統(tǒng)檢修技術(shù)相比具有很大的優(yōu)勢。文章首先對紅外熱成像技術(shù)進行分析，然后探討其在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中的具體應用，供有關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：輸電設(shè)備；狀態(tài)檢修；紅外熱成像技術(shù)；應用

中圖分類號：TN219 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）09-0041-02

輸電設(shè)備是輸電系統(tǒng)中重要的組成部分，對整個輸電系統(tǒng)運行都具有十分重要的意義。在輸電設(shè)備運行過程中，由于運行環(huán)境等因素的影響會導致設(shè)備出現(xiàn)故障，對整個輸電系統(tǒng)正常運行造成影響。這就需要對輸電設(shè)備實施有效的狀態(tài)檢修，紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中具有明顯的優(yōu)勢，而現(xiàn)階段我國電力事業(yè)正處于快速發(fā)展的新時期，加強對紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中應用的研究具有十分現(xiàn)實的意義。

1 紅外熱成像技術(shù)概述

1.1 紅外熱成像技術(shù)的原理

任何物體都是由若干個分子構(gòu)成，并且構(gòu)成物體的分子無時無刻不在進行無規(guī)則的運動，運動會產(chǎn)生熱量，從而不斷的向外界輻射紅外熱能，在物體的表面就會形成一定的溫度，也就是相關(guān)領(lǐng)域中俗稱的熱像。紅外熱成像技術(shù)就是通過對這些紅外輻射熱量的吸收，檢測出輸電設(shè)備表面的溫度，同時通過成像圖像探測物體表面溫度場分布，從而對輸電設(shè)備發(fā)熱情況進行判斷。

同時紅外熱成像技術(shù)能夠通過圖像對這些肉眼看不到的熱像進行直觀展示，具有較高的靈敏度，即使是設(shè)備細微的熱狀態(tài)變化也能夠檢測出來，反映輸電設(shè)備外部與內(nèi)部的情況，具有極高的可靠性，能夠及時有效地發(fā)現(xiàn)輸電設(shè)備的隱患，為輸電設(shè)備正常運行提供安全保障。

1.2 紅外熱成像技術(shù)所用的儀器

采用紅外熱成像技術(shù)進行輸電設(shè)備狀態(tài)檢測，所用的儀器被稱為紅外熱像儀。這種儀器主要通過紅外熱成像技術(shù)對待測設(shè)備紅外熱輻射進行探測，然后經(jīng)過電信號處理、光電轉(zhuǎn)換等方式，將探測到的溫度分布圖形成可視圖像。

該儀器主要有電路、平面探測器、圖像處理軟件等。焦平面探測器主要作用在于對設(shè)備溫度分布的感知，同時將感知的情況轉(zhuǎn)換成電信號；但是轉(zhuǎn)換成的電信號十分微弱，還需要后續(xù)電路將這些電信號進行處理，包括邏輯處理以及電子學放大處理，提高設(shè)備溫度分布觀測清晰度；而圖像處理軟件就是將經(jīng)過放大處理、邏輯處理過的電信號再次加工，將設(shè)備物體溫度分布情況以可見光像的形式呈現(xiàn)出來。

2 紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中的應用

2.1 輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中應用紅外熱成像技術(shù)的要求

2.1.1 環(huán)境要求

①被測的設(shè)備需要為帶電運行設(shè)備，檢測時的溫度應該高于5 ℃，相對濕度需要控制在85%之下，風速需要控制在5 m/s以下，在多云、陰天或者夜間進行檢測最為適宜。但是在雨雪、大霧等氣象條件下一般不宜進行檢測；②如果在戶外晴天進行設(shè)備檢測，需要避免陽光對儀器鏡頭造成影響，而在室內(nèi)或夜間進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，需要避免燈光對儀器鏡頭直射，一般需要閉燈檢測；③在具體的檢測過程中需要避開電磁場，避免其對紅外熱像儀工作造成影響。

2.1.2 儀器要求

要求儀器測溫范圍、測量精度等與現(xiàn)場檢測相關(guān)要求相符，保證其具有較高的靈敏度以及分辨率，確保呈現(xiàn)的圖像穩(wěn)定、清晰。其次，為了滿足對輸電設(shè)備熱成像的檢測，不僅需要紅外熱成像儀滿足基本功能，還必須有長焦距鏡頭、中距離鏡頭等，保證野外操作與攜帶的方便性。

2.1.3 檢測次數(shù)要求

①對輸電設(shè)備紅外熱檢測在大負荷時較為合適，每個季度需要對110 V以上的輸電線路中輸電設(shè)備檢測一次；對于那些經(jīng)過大修后或新投產(chǎn)的輸電設(shè)備，在帶負荷運行后一個月內(nèi)必須檢測一次；對于運行環(huán)境差、負荷較重的輸電線路，其檢測的周期需要更短，一般一周至兩周就需要檢測一次；②在重大節(jié)日、事件時期，由于輸電設(shè)備的負荷可能會突然增加，在此期間需要增加對設(shè)備的檢測次數(shù)，縮短檢測周期。

2.2 輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中對紅外熱成像技術(shù)的具體應用

紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修中的具體應用體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.2.1 對絕緣子（玻璃、瓷）故障檢測

造成絕緣子發(fā)熱的原因主要包括：①受交流電場作用，由于電介質(zhì)極化效應導致絕緣子發(fā)熱；②絕緣子內(nèi)部如果發(fā)生穿透性電流泄漏，也會導致絕緣子發(fā)熱；③由于絕緣子表面爬電電流泄漏也會導致絕緣子發(fā)熱。如果絕緣子狀態(tài)良好，其發(fā)熱功率極小，同時其發(fā)熱功率與電壓平方成正比關(guān)系。通過紅外熱成像技術(shù)，如果絕緣子良好，其成像顯示為馬鞍狀，并且相鄰絕緣子之間的溫度差<1 ？觷。如果絕緣子劣化，其發(fā)熱功率會急劇上升，同時集中在鋼帽內(nèi)部，當鋼帽溫度與相鄰絕緣子溫度差值>1 ？觷，就可以判斷為零值絕緣子；如果絕緣子表面積灰過多，就會導致絕緣子電阻減小，磁盤就成為發(fā)熱的集中位置，而鋼帽正常。

2.2.2 通過紅外熱成像技術(shù)檢測復合絕緣子故障

一個正常的復合絕緣子具有非常大的電阻，通過絕緣子的電流非常小，所以其發(fā)熱功率幾乎可以忽略不計。當復合絕緣子中某一位置電阻下降到一定程度后，電流會集中通過該處，會引起局部發(fā)熱現(xiàn)象；如果絕緣子芯棒、外護套等出現(xiàn)破損，會導致局部強場出現(xiàn)，引起局部放電。在局部放電帶來的電子崩或電流脈沖作用下，會使得絕緣材料發(fā)熱。紅外熱像儀檢測出的兩種故障發(fā)熱圖如圖1（a）、（b）所示。

2.2.3 對線夾、導線接頭等故障的紅外檢測

通過對接頭、導線等溫度差檢測判斷其是否存在故障，如果線路的傳送功率小，說明其發(fā)熱功率也相對較低，所以在進行紅外檢測時需要保證大氣環(huán)境、傳輸功率等的一致性。導致導線接頭、線夾等出現(xiàn)故障的原因包括：耐張線夾、引流線夾等螺絲發(fā)生松動，導致發(fā)熱；導線出現(xiàn)斷股現(xiàn)象，引起發(fā)熱；導線接觸面過小，或受到運行環(huán)境的影響使得接觸面過度氧化，增大了接觸面的電阻，引發(fā)過熱。

3 結(jié) 語

通過上述分析可知，紅外熱成像技術(shù)在輸電設(shè)備狀態(tài)檢修工作中發(fā)揮著重要的作用，能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障以及故障位置，為輸電設(shè)備運行提供安全保障。隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，紅外檢測與診斷技術(shù)必將被不斷的完善，紅外熱像儀的檢測精度也會不斷提高，為我國電力事業(yè)的發(fā)展做出巨大的貢獻。

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