紅外測(cè)溫技術(shù)條件下的變電設(shè)備缺陷診斷研究

摘要：我國(guó)國(guó)民用電需求快速增長(zhǎng)，因此必須保證變電設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。變電設(shè)備故障會(huì)影響整個(gè)供電系統(tǒng)，必須及時(shí)準(zhǔn)確地診斷出變電設(shè)備的熱缺陷，保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。文章對(duì)紅外測(cè)溫技術(shù)條件下的變電設(shè)備缺陷進(jìn)行了研究，從紅外測(cè)溫技術(shù)原理、對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求、變電設(shè)備缺陷的類(lèi)型和特征、紅外檢測(cè)的方法等方面展開(kāi)了分析。

關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫技術(shù)；變電設(shè)備；缺陷診斷；設(shè)備故障；供電系統(tǒng)；熱缺陷 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM507 文章編號(hào)：1009-2374（2015）31-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.072

變電設(shè)備最基本的要求是供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，這樣才能滿足人們對(duì)電力的需求，因此必須定期對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修。紅外檢測(cè)技術(shù)具有效率高、安全性高、準(zhǔn)確度高、圖像直觀、不受電磁干擾等特點(diǎn)，如今已在變電設(shè)備檢修中得到廣泛應(yīng)用，成為其狀態(tài)檢測(cè)的重要方法。變電設(shè)備在線檢測(cè)與故障判斷技術(shù)能夠很大程度地降低設(shè)備的維修成本，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

1 電力設(shè)備缺陷紅外診斷的基本原理

1.1 紅外測(cè)溫技術(shù)原理

紅外測(cè)溫技術(shù)是在輻射測(cè)溫原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)非接觸的方式對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)量。其具有響應(yīng)速度快、導(dǎo)熱性能好、準(zhǔn)確度高等優(yōu)勢(shì)，它是以紅外輻射理論的三大定律為基礎(chǔ)的。紅外線在日常環(huán)境中廣泛存在著，大多數(shù)物體自身的分子和原子都在進(jìn)行無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，并輻射出熱紅外能量，且輻射紅外線的強(qiáng)度隨物體溫度的增加而增加。紅外探測(cè)器能夠?qū)⑽矬w所輻射出的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再通過(guò)輸出的成像信號(hào)就能夠模擬出物體表面溫度的分布情況。紅外測(cè)溫系統(tǒng)主要是由光電探測(cè)器、光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)放大器、信號(hào)處理器以及顯示輸出系統(tǒng)組成。

1.2 紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)檢測(cè)環(huán)境的要求

1.2.1 環(huán)境溫度。被檢測(cè)設(shè)備和環(huán)境溫度應(yīng)不低于5℃，若溫度過(guò)低，則會(huì)影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

1.2.2 空氣濕度。空氣濕度不得高于85%，否則同樣會(huì)影響到測(cè)試的效果。因此，檢測(cè)工作也盡量在春、秋等干燥的季節(jié)進(jìn)行。

1.2.3 天氣狀況。采用紅外測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行設(shè)備診斷時(shí)，應(yīng)該盡量選擇天氣狀況良好的時(shí)候，避免雨雪、大霧、大風(fēng)等天氣。

1.2.4 光線條件。光線對(duì)檢測(cè)的結(jié)果具有很大的影響，因?yàn)榧t外測(cè)溫技術(shù)是通過(guò)接收物體的輻射波進(jìn)行檢測(cè)的。光線越弱，對(duì)檢測(cè)越有利。因此，一般選擇夜間或者陰天時(shí)候進(jìn)行；而若是在室內(nèi)檢測(cè)的話，則應(yīng)該將燈關(guān)閉，減少光線的影響。

1.3 變電設(shè)備缺陷的類(lèi)型和特征

1.3.1 外部發(fā)熱缺陷：主要體現(xiàn)在設(shè)備裸露部分導(dǎo)致的熱故障，如裸露接頭的熱故障，當(dāng)設(shè)備局部的溫度過(guò)高時(shí)，則該部分輻射的紅外線也隨之增強(qiáng)，通過(guò)探測(cè)儀就能迅速捕捉到這部分散發(fā)的輻射能，并在顯示屏上顯示出熱場(chǎng)圖，那么就可以根據(jù)熱場(chǎng)圖來(lái)判斷設(shè)備故障的位置。外部發(fā)熱缺陷產(chǎn)生的原因主要有：螺栓未壓緊，連接不好；接觸面長(zhǎng)期被腐蝕和氧化；設(shè)備的材質(zhì)質(zhì)量不過(guò)關(guān)；電流不穩(wěn)定等。

1.3.2 內(nèi)部發(fā)熱缺陷：設(shè)備的內(nèi)部缺陷與熱效應(yīng)有關(guān)，當(dāng)固體、液體或氣體被封閉在設(shè)備的內(nèi)部時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生熱導(dǎo)作用，其發(fā)熱時(shí)間較長(zhǎng)，其產(chǎn)生的紅外線強(qiáng)度也較高，因此通過(guò)紅外成像技術(shù)能夠檢測(cè)設(shè)備的溫度及其輻射出的紅外線，從而對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)和檢修。內(nèi)部發(fā)熱缺陷產(chǎn)生的原因主要有：內(nèi)部導(dǎo)電部分接觸不良；電阻過(guò)大；設(shè)備內(nèi)部受潮；材料老化；電壓差異較大；設(shè)備內(nèi)部潤(rùn)滑度不夠等。

2 紅外診斷的方法

為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，我們必須學(xué)會(huì)對(duì)設(shè)備診斷綜合分析的方法。應(yīng)該根據(jù)天氣條件、環(huán)境溫度、電流大小以及發(fā)熱部位，采取合適的推導(dǎo)方式并進(jìn)行綜合分析判斷。目前，我們主要采用的分析判別方法有以

下五種：

2.1 表面溫度判別法

由設(shè)備的表面溫度值來(lái)確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。若表面溫度超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)，則可根據(jù)溫度超標(biāo)的程度、設(shè)備負(fù)荷率的大小、設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力的大小等來(lái)確定設(shè)備缺陷。其優(yōu)點(diǎn)在于有嚴(yán)格的參照體系，對(duì)缺陷的定義比較明確。但缺點(diǎn)是環(huán)境參照體與正常相的選擇對(duì)檢測(cè)的結(jié)果有很大的影響。

2.2 同類(lèi)比較法

它是指同時(shí)比較同型設(shè)備同一回路的三相，比較其運(yùn)行狀況、環(huán)境溫度以及熱干擾相，也稱(chēng)為相間比較或者橫向比較。通常情況下，我們可以比較同類(lèi)設(shè)備的對(duì)應(yīng)部位溫度值，從而判斷出設(shè)備是否存在故障。如：在對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷時(shí)，可將三相相同部位進(jìn)行溫升來(lái)橫向比較判斷，它能很容易地判別各種設(shè)備的內(nèi)部及外部熱故障。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠方便且準(zhǔn)確地判斷出變電設(shè)備是否正常，缺點(diǎn)是受參照物選擇的約束性比較大。

2.3 同相或縱向比較判別法

所謂縱向比較法是指將紅外測(cè)溫在不同時(shí)間段所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析的方法。在進(jìn)行比較時(shí)，應(yīng)考慮溫度的變化，將前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的換算，才能找到缺陷的準(zhǔn)確起因。它適用于兩種缺陷的存在。此外，前后不同運(yùn)行負(fù)荷對(duì)檢測(cè)結(jié)果也有影響，應(yīng)該將此因素充分考慮進(jìn)去再進(jìn)行比較和判斷。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠準(zhǔn)確地對(duì)故障進(jìn)行定位，缺點(diǎn)同樣是受制于參照物的選擇。

2.4 檔案分析判斷法

檔案分析判斷法是指把變電設(shè)備紅外的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并建立技術(shù)檔案，檢測(cè)到的紅外數(shù)據(jù)和檔案數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的方法。它常常被用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備檢測(cè)。在應(yīng)用此種判斷方法時(shí)，我們可以對(duì)比檔案中的數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備發(fā)熱變化情況。其優(yōu)點(diǎn)是能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期故障，缺點(diǎn)在于需要積累大量的圖片資料。

2.5 特征圖譜判別法

通過(guò)對(duì)同一設(shè)備不同時(shí)期的圖譜進(jìn)行分析比較，能夠了解設(shè)備故障經(jīng)歷的一系列變化，早早地發(fā)現(xiàn)故障。變壓器在正常運(yùn)行的情況下，其各部位的表面熱分布及溫升都在正常范圍之內(nèi)，而當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)所產(chǎn)生的熱量將通過(guò)傳導(dǎo)作用影響到整個(gè)變壓器表面的熱分布及溫升變化。由此，我們可以通過(guò)對(duì)比設(shè)備的特征紅外圖譜來(lái)判定設(shè)備是否存在缺陷。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠方便地進(jìn)行檢測(cè)定性分析，缺點(diǎn)在于需要建立紅外成像的圖譜檔案。

3 結(jié)語(yǔ)

紅外測(cè)溫技術(shù)是一種高效的測(cè)溫手段，在變電設(shè)備缺陷診斷中具有不可或缺的地位。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，還必須綜合考慮各種環(huán)境因素，才能得到更加準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。目前，紅外測(cè)溫技術(shù)在電力行業(yè)中應(yīng)用廣泛，雖然已取得了一定的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益，但仍具有很大的發(fā)展空間，相信隨著技術(shù)的不斷成熟，紅外測(cè)溫技術(shù)將在安全生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉佳（1989-），男，遼寧人，深圳供電局有限公司變電管理一所助理工程師，研究方向：電氣工程。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint