配電線路紅外測溫診斷

馬立軍

[摘 要]紅外測溫診斷技術(shù)是一種診斷線路熱缺陷的先進(jìn)測溫技術(shù)，它能及時發(fā)現(xiàn)、處理、預(yù)防重大事故的發(fā)生，具有遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不解體等特點(diǎn)，是一種先進(jìn)的配電線路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測手段。本文首先對紅外測溫技術(shù)的原理進(jìn)行了介紹，并結(jié)合實(shí)例對紅外測溫技術(shù)在配電線路狀態(tài)檢修中的應(yīng)用進(jìn)行了綜合闡述，以期為相關(guān)人士提供參考。

[關(guān)鍵詞]配電線路；紅外測溫；診斷

中圖分類號：TP274.52；TM726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0256-01

1.引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電力供應(yīng)的安全性與可靠性也提出了更高的要求。因此，配電線路的檢修方式也逐步由常規(guī)周期性檢修轉(zhuǎn)為狀態(tài)檢修，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀況確定檢修時間和檢修方式，及時掌握配電線路和設(shè)備的運(yùn)行狀況尤為重要。紅外線熱成像儀正是目前常用的診斷儀器，它可以把被測設(shè)備表面溫度熱場分布轉(zhuǎn)換為視頻信號并以熱圖像的形式顯示出來，為運(yùn)行人員掌握設(shè)備運(yùn)行狀況或設(shè)備故障提供直觀依據(jù)，有效提高運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)和診斷故障的能力，對于保障供電與可靠性與安全性具有積極的促進(jìn)意義。

2.紅外測溫診斷的方法

2.1 狀態(tài)檢修

狀態(tài)檢修是一項通過觀察設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，判定設(shè)備是否需要檢修與維護(hù)的先進(jìn)設(shè)備管理模式。其主要立足于對配點(diǎn)線路的實(shí)時檢測，并依據(jù)準(zhǔn)確的狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掌控。由于配電線路狀態(tài)檢修起步較晚，現(xiàn)階段主要是利用人工及檢測儀表，對配電線路運(yùn)行情況進(jìn)行采集，并依照所收集到的參數(shù)信息，對當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)地分析，為線路檢修工作提供有效參考。當(dāng)前，設(shè)備檢測手段相對較少，僅包括配變負(fù)荷測量、避雷器泄漏電流測量、絕緣子零值測量等。但同時，紅外測溫技術(shù)作為一門相對成熟的技術(shù)，已經(jīng)不斷的應(yīng)用于線路檢修工作中，并逐漸顯現(xiàn)出其作用。

2.2 紅外測溫

紅外線就是一種電磁波，紅外線的波長范圍為0.78 pm～1000 pm，可見光的波長范圍為 0.38 pm～0.78 pm。多項試驗(yàn)論證，當(dāng)物體溫度比絕對溫度（-273 ℃）高時，其表面就會向外不斷的發(fā)射輻射紅外線。紅外成像設(shè)備具體就是對物體表面所輻射的人眼不能看到的紅外線的進(jìn)行探測的一種設(shè)備，其表現(xiàn)的是溫度場，也就是變電設(shè)備表面的紅外輻射場。就電力設(shè)備本身來講，紅外測溫故障檢測與診斷的依據(jù)為通過對變電設(shè)備表面紅外輻射信號的探測與診斷，對變電設(shè)備的熱狀態(tài)進(jìn)行收集，并依據(jù)其特征、狀態(tài)，對設(shè)備是否發(fā)生故障，及其故障位置、屬性與程度的進(jìn)行診斷。電力設(shè)備在正常工作中，因?yàn)殡妷骸㈦娏魉鶎?dǎo)致的發(fā)熱因素具體包括包電壓效應(yīng)與電流效應(yīng)。如果電力設(shè)備在運(yùn)行中某部位出現(xiàn)故障或存在缺陷時，該部位會隨著溫度變化出現(xiàn)異常情況。輸配電線路上的壓接管、導(dǎo)線、絕緣子、線夾、接頭及其裸露工作部件，在長期的工作中受風(fēng)吹日曬、環(huán)境變化、有害氣體腐蝕、污穢覆蓋等環(huán)境因素的影響，使得設(shè)備出現(xiàn)接觸不良、損壞及老化等狀況，使得接觸電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗增大，致使電氣設(shè)備局部出現(xiàn)發(fā)熱，導(dǎo)致配電設(shè)備出現(xiàn)故障，嚴(yán)重的甚至?xí)痣娋W(wǎng)事故。

2.2.1電力設(shè)備故障

外部發(fā)熱故障：以局部過熱的形態(tài)向其周圍輻射紅外線，各種連接體、裸露接頭的熱故障，其紅外熱圖表現(xiàn)為以故障點(diǎn)為中心的熱場分布。從設(shè)備的熱圖中能夠?qū)峁收系拇嬖谶M(jìn)行直觀的判斷，并依照溫度分布情況對故障的部位進(jìn)行精準(zhǔn)定位，同時還能對故障嚴(yán)重程度進(jìn)行判定。

內(nèi)部發(fā)熱故障：其發(fā)熱過程通常較為穩(wěn)定且持久，與故障點(diǎn)接觸的氣體、液體與固體形成輻射、對流和熱傳導(dǎo)，并以此形式將內(nèi)部故障所造成熱量向設(shè)備外殼逐漸進(jìn)行傳遞，進(jìn)而轉(zhuǎn)變設(shè)備外表面的熱場分布狀況。熱效應(yīng)產(chǎn)生原因主要如下：

（1）介質(zhì)損耗增大引起的發(fā)熱。主要由電壓效應(yīng)所引起。因?yàn)榻^緣介質(zhì)的受潮、老化、劣化等原因，使得介質(zhì)損耗引起發(fā)熱現(xiàn)象。其發(fā)熱功率 P=UICtanδ，其中 C為介質(zhì)兩端的等值電容。

（2）電阻損耗增大引起的發(fā)熱。主要由電流效所引起。通常是因?yàn)閷?dǎo)電回路的連接件、接頭接觸不良，引起接觸電阻增大產(chǎn)生發(fā)熱。其發(fā)熱功率為 P = I2R，I 為流過電流，其中 R 為接觸電阻。

（3）電壓分布不勻造成的溫度變化。大多因?yàn)殡妷盒驮O(shè)備內(nèi)部元器件存在故障，使得電壓分布不均，引起設(shè)備溫度變化異常。

（4）設(shè)備內(nèi)部缺油造成的溫度變化。大多因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)部漏油使得油位下降，這種情況通常會引起兩種熱效應(yīng)：一種是缺油的油面處，因?yàn)樯舷陆橘|(zhì)存在差異，其熱容系數(shù)也會有所差別，進(jìn)而導(dǎo)致熱場分布存在差異。另一種是因缺油而導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度減弱，局部放電所造成的設(shè)備發(fā)熱。

（5）鐵芯和可導(dǎo)磁部位故障引起的發(fā)熱。通常表現(xiàn)為磁滯渦流增大發(fā)熱、磁回路不正常等。其具體是因?yàn)樵O(shè)計不當(dāng)、絕緣不良等因素，導(dǎo)致局部漏磁與磁短路，引發(fā)局部過熱。

3.紅外測溫診斷案例

3.1 實(shí)例1

測量日期：2016年4月20日；儀器型號：ThermaCAMP60；某變電線路桿配變C相低壓樁頭異常發(fā)熱。在配電變壓器帶電運(yùn)行狀態(tài)下登高檢查，觀察到C相樁頭因?yàn)榘l(fā)熱導(dǎo)致嚴(yán)重老化，幾乎快要燒壞，同時在C相樁頭開始出現(xiàn)配變滲油狀況，基于此及時將變壓器調(diào)換處理。

3.2 實(shí)例2

測量日期：2016年1月17日；儀器型號：ThermaCAMP60；測量結(jié)果：某配電線路3號桿油紙電纜頭A相電纜終端異常發(fā)熱，利用紅外測溫檢查發(fā)現(xiàn)電纜頭A相終端發(fā)熱溫度達(dá)108°。初步分析：因?yàn)殡娎|終端瓷套內(nèi)缺油，導(dǎo)致局部放電，絕緣強(qiáng)度降低，導(dǎo)致瓷套表面熱異常及設(shè)備內(nèi)部發(fā)熱。停電后打開電纜終端頭上端蓋之后發(fā)現(xiàn)瓷套內(nèi)填充油量明顯不足。通過過填充絕緣油與更換終端頭的應(yīng)力錐，三相絕緣電阻基本平衡，帶負(fù)荷后再次進(jìn)行紅外測溫，原有異常發(fā)熱現(xiàn)象消失。

3.3 實(shí)例3

測量日期：2015年11月14日；儀器型號：Ther-maCAMP60；測量結(jié)果：某配電線路穿墻套管C相樁頭異常發(fā)熱145℃。通過線路停電檢修，對故障電定點(diǎn)檢修時發(fā)現(xiàn)該穿墻樁頭的固定螺絲沒有緊固好，徒手也可以擰動，接觸電阻明顯增大，是一起典型的因電流效應(yīng)造成的電阻損耗型發(fā)熱故障。

4.紅外測溫診斷的作用

電力設(shè)備不一樣不同或相同配電設(shè)備的不同部位，由于工作原理存在差異，故障起因及表現(xiàn)形式又會有所不同。有些是以氣味異常、聲音異常、形狀變形等不同形式進(jìn)行表現(xiàn)，其中設(shè)備故障最常見的特征為溫度異常，通過紅外測溫診斷方法對熱缺陷進(jìn)行的檢測，可以把持設(shè)備正常供應(yīng)的狀態(tài)下及時發(fā)現(xiàn)配電設(shè)備的故障先兆與事故隱患，并立即采取相應(yīng)的行之有效的解決方案，以減少配電設(shè)備的故障發(fā)生率，從而保障設(shè)備運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定相安全性。夏季期間為城區(qū)停電頻發(fā)時間段，供電負(fù)荷持續(xù)增高，配電線路設(shè)備在高負(fù)荷、高溫環(huán)境下運(yùn)行，條件十分嚴(yán)峻。通過紅外熱像儀，對重負(fù)荷桿變、重負(fù)荷線路進(jìn)行跟蹤測量，采取有針對性的測量手段，其中易發(fā)熱的如變電電纜終端頭、所穿墻套管樁頭、SI 系列螺栓型線夾、異型并溝線夾等容易發(fā)熱的電氣設(shè)備進(jìn)行測量。利用紅外測溫技術(shù)能夠?qū)χ刎?fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的配電設(shè)備發(fā)熱異常情況進(jìn)行及時掌控，具有廣闊的應(yīng)用前景。

5.結(jié)束語

紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用，可以及時監(jiān)測設(shè)備的溫度和溫升情況，不僅可以減少運(yùn)行設(shè)備的故障發(fā)生率，而且有針對性地組織設(shè)備檢修，大大降低設(shè)備的檢修費(fèi)用。隨著紅外測溫技術(shù)的發(fā)展以及紅外測溫設(shè)備的不斷改進(jìn)，紅外線測溫技術(shù)會在電力設(shè)備運(yùn)行維護(hù)中將得到更廣泛

運(yùn)用。不但配電設(shè)備的故障起著有效的預(yù)防作用，且有利于配電設(shè)備檢修工作的開展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬英龍.紅外測溫技術(shù)在配電線路狀態(tài)檢修中的應(yīng)用[J].華夏電力.2010 （03）.