紅外成像技術(shù)在變電運(yùn)檢中的應(yīng)用

陳婷婷

（德陽供電公司，四川德陽 618000）

0 引言

紅外成像技術(shù)是利用紅外探測器、光學(xué)成像、物理鏡技術(shù)，接收紅外探測器發(fā)出的輻射信號(hào)，通過光譜濾波技術(shù)、空間濾波技術(shù)，使這些信號(hào)集聚在圖形上，準(zhǔn)確地反應(yīng)紅外探測器發(fā)出的光敏源，進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并通過掃描原理進(jìn)行單元分析或系統(tǒng)分析，放大光線轉(zhuǎn)換，提高圖像分析的精確程度。

1 紅外成像技術(shù)在變電運(yùn)檢中的應(yīng)用

紅外成像技術(shù)可以通過放大處理，將紅外線輻射轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)視頻形式，展現(xiàn)在一體化設(shè)備的讀取屏幕上。該項(xiàng)技術(shù)可以測得變電設(shè)備表面的溫度，同時(shí)利用定向波長吸收技術(shù)，對一些特定性的空氣進(jìn)行全面的反射與分析，從而在看不見的光線環(huán)境內(nèi)，進(jìn)行氣體外泄的檢測，將檢測數(shù)值以直觀的形式展現(xiàn)出來。

目前，變電設(shè)備檢測中應(yīng)用的紅外檢測成像設(shè)備，主要有一體化大型檢測設(shè)備和移動(dòng)式便攜設(shè)備，這兩種設(shè)備都可以通過高壓電氣設(shè)備進(jìn)行紅外線檢測，并展現(xiàn)為數(shù)字信號(hào)形式，在變電設(shè)備不停機(jī)的情況下，檢測設(shè)備運(yùn)行情況。通過這種方式可以及早發(fā)現(xiàn)變電設(shè)備的異常發(fā)熱、絕緣降低、漏氣等問題，對設(shè)備保護(hù)的安全性能進(jìn)行系統(tǒng)的檢修與運(yùn)行指導(dǎo)[1]。

2 紅外成像技術(shù)在變電運(yùn)檢中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 溫度檢測

一般來說，變電運(yùn)維設(shè)備的發(fā)熱主要是由于電流通過引起導(dǎo)體阻力過大，或是絕緣受潮以及設(shè)備原件老化等。應(yīng)用紅外線可以精準(zhǔn)地對變電設(shè)備進(jìn)行溫度檢測，從而更好地發(fā)現(xiàn)表面溫度的變化情況，進(jìn)行同類比較，通過紅外線圖像進(jìn)行表面溫度的差值計(jì)算，并將差值歸類到變電設(shè)備運(yùn)行過程中的溫度檔案，進(jìn)行縱向的實(shí)施分析與設(shè)備對比。

（1）表面溫度測定。通過測定表面溫度，對變電設(shè)備的電流熱型、電磁熱型進(jìn)行系統(tǒng)分析，判斷變電設(shè)備內(nèi)部的材料運(yùn)行、絕緣運(yùn)行、溫度上升等狀況，根據(jù)數(shù)據(jù)分析溫度是否超過極限值，并結(jié)合拼接設(shè)備所處的環(huán)境、氣候、濕度條件、負(fù)荷大小等進(jìn)行綜合分析。通過同類比較的方法，判斷該設(shè)備是否與同一環(huán)境中的其他設(shè)備、或同組中的其他設(shè)備存在顯著的溫度差異。判定時(shí)，應(yīng)盡可能地排除干擾因素，以提高判斷的準(zhǔn)確性。

（2）溫度檢測條件控制。溫度檢測中要控制好檢測環(huán)境的系數(shù)，一般來說，風(fēng)速＜0.5 m/s，檢測通電時(shí)間＞24 h，保障設(shè)備運(yùn)行的整體系數(shù)，以完全體現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)行狀態(tài)。要從具體的觀測角度，找到幾個(gè)最好的觀測點(diǎn)和觀測方向，并對最佳的溫度檢測位置進(jìn)行調(diào)整，在電子設(shè)備上進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記，以方便后期重復(fù)檢測中進(jìn)行核實(shí)。

技術(shù)人員要根據(jù)被檢測設(shè)備的輻射率進(jìn)行相關(guān)金屬材料的檢測，避免紅外線輻射對金屬材料造成氧化。檢測前應(yīng)用有限元參數(shù)分析方式對輻射率進(jìn)行系統(tǒng)控制。根據(jù)檢測設(shè)備所處的環(huán)境以及氣溫的變化情況，選擇合適的參照物體，盡可能選擇同組中的同型號(hào)變電設(shè)備，這些設(shè)備要基本保持在同一方向或同一工作現(xiàn)場，以方便對檢測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

（3）案例分析。上海市某變電站，在對220 kV 的主變間隔變壓設(shè)備進(jìn)行紅外溫度檢測過程中，發(fā)現(xiàn)一號(hào)主變壓測套頭A相接頭存在溫度異?，F(xiàn)象。紅外光譜檢測顯示：①變電設(shè)備所處的環(huán)境溫度為20 ℃，濕度60%；②目標(biāo)輻射系數(shù)0.9，風(fēng)速0 m/s；③環(huán)境參考溫度21.3 ℃，目標(biāo)距離5 m；④額定負(fù)荷3150 A，測試時(shí)負(fù)荷63.02 A。

通過紅外線的精準(zhǔn)溫度檢測發(fā)現(xiàn)，造成異常發(fā)熱的原因是A 處接頭接觸不良，溫度為40 ℃，超標(biāo)12.5%。經(jīng)過系統(tǒng)排查，發(fā)現(xiàn)A 處套頭部分接頭氧化銹蝕，導(dǎo)致接觸部位電阻增大，熱點(diǎn)溫差為15.4 k，相對溫差為82.4%。根據(jù)檢測結(jié)果，對接口部分的金屬零件進(jìn)行更換后，發(fā)熱現(xiàn)象消失。

2.2 懸式絕緣子檢測

懸式絕緣子是變電設(shè)備的主要配件，由于生產(chǎn)制造工藝的問題，安裝問題以及后期調(diào)試問題，懸式絕緣子在工作的過程中，很容易出現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的裂縫，濕度吸收量增加，內(nèi)部形成氣孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致內(nèi)部與外部的壓力分配不均衡，局部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，使絕緣子的系統(tǒng)構(gòu)建自然劣化，絕緣系數(shù)下降，產(chǎn)生不同程度的材料膨脹。在外部環(huán)境的影響下，冷熱系數(shù)不均勻，產(chǎn)生強(qiáng)電場，影響絕緣能力。

（1）紅外成像檢測。應(yīng)用紅外檢測成像技術(shù)，根據(jù)不同懸式絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)，對發(fā)熱損耗、介質(zhì)損耗、表面漏電、系統(tǒng)老化、內(nèi)部穿透性等問題進(jìn)行相應(yīng)的檢測，判斷設(shè)備運(yùn)行中存在的狀態(tài)變化。可以通過紅外成像，直觀地檢測到絕緣子與環(huán)境之間的相互作用關(guān)系，尤其是判斷絕緣子與環(huán)境之間的溫度差異，從而調(diào)整零差別參數(shù)設(shè)置，提高紅外檢測的精確度。通過成像儀觀測環(huán)境因素、污穢程度、零值絕緣子位置以及相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)，提高檢測的精確度。

（2）檢測要點(diǎn)。①在絕緣子檢測過程中，要保持紅外線成像儀溫度處于合理范圍內(nèi)，使用30 min 之后，要對紅外成像儀進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，避免長期使用對檢測造成負(fù)面影響[2]；②在夏季或者密閉環(huán)境內(nèi)進(jìn)行絕緣子檢測時(shí)，由于正常絕緣子發(fā)熱功率會(huì)隨著溫度的上升而不斷減少，因此，檢測技術(shù)人員要控制好溫度的差值，將被檢測絕緣子與正常絕緣子之間的溫度差異降到最低范圍內(nèi)，盡量避免在高溫環(huán)境下進(jìn)行紅外線檢測；③通過暖通空調(diào)系統(tǒng)對環(huán)境溫度進(jìn)行控制。要盡量避免在濕度過大的環(huán)境內(nèi)進(jìn)行絕緣子檢測，檢測前分析環(huán)境的空氣濕度?？諝鉂穸龋?0%時(shí)不可以檢測，空氣濕度處于40%～60%時(shí)，可以分析電阻的運(yùn)行狀態(tài)，保障電阻的運(yùn)行效率以滿足檢測要求；④分析水汽造成的正常絕緣子表面電阻值增加現(xiàn)象，避免由于暫時(shí)性的零值，導(dǎo)致絕緣子檢測的準(zhǔn)確性受到影響。

（3）案例分析。上海市某變電站在對500 kV 的變電設(shè)備開展懸式絕緣子紅外線檢測過程中，發(fā)現(xiàn)二號(hào)門架處的一臺(tái)變電設(shè)備第二片絕緣子溫度相對較高。系統(tǒng)檢測結(jié)果顯示該部分的熱點(diǎn)溫度為20.8 ℃，絕緣子串靠近導(dǎo)線部分發(fā)熱現(xiàn)象非常明顯。對系統(tǒng)缺陷進(jìn)一步檢查中，根據(jù)紅外線圖譜顯示，找到發(fā)熱中心的熱圖像，并分析其與正常絕緣子之間的溫度差值。對該絕緣子串進(jìn)行了及時(shí)更換后，再次進(jìn)行紅外線成像檢測，發(fā)熱現(xiàn)象消失。

2.3 漏氣檢測

變電設(shè)備中的一些充氣類設(shè)備，在法蘭密封面、密度繼電器表面密封處、罐體預(yù)留孔密度處、充氣口、管路口、設(shè)備本體、砂眼等位置，都可能出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。應(yīng)用紅外成像技術(shù)可以對漏氣現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)，早處理，提高設(shè)備檢測預(yù)警方案的系統(tǒng)性程度。

（1）密封圈漏氣分析。應(yīng)用紅外成像技術(shù)，發(fā)現(xiàn)由于密封圈缺陷造成的漏氣現(xiàn)象，尤其是在安裝一臺(tái)新的邊界設(shè)備過程中，檢測到由于安裝工藝問題導(dǎo)致的漏氣現(xiàn)象，圍繞法蘭圈進(jìn)行紅外成像檢測，及時(shí)通過溫度觀測進(jìn)行漏氣點(diǎn)查找。

特別是在換季期間，空氣溫度差值較大時(shí)，變電設(shè)備密封口處很可能由于冷熱系數(shù)的問題而發(fā)生漏氣現(xiàn)象，通過紅外成像技術(shù)進(jìn)行隱患排查，可以降低事故發(fā)生的概率，提高設(shè)備檢測的管理精確度。

（2）檢測要點(diǎn)。①漏氣檢測過程中，要從3 個(gè)以上的不同方位，對被檢測變電設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)性的檢測，以保證每個(gè)漏氣點(diǎn)都可以被發(fā)現(xiàn)[3]；②應(yīng)用電子表格記錄、圖像記錄以及信息技術(shù)模型記錄等方法，對檢測中出現(xiàn)的可見光圖像進(jìn)行系統(tǒng)分析，整合紅外光譜，形成一個(gè)漏氣現(xiàn)象的綜合檢測圖譜，便于工作人員對于不同的變電設(shè)備以及變電設(shè)備的不同檢測情況進(jìn)行橫向與縱向?qū)Ρ龋虎蹤z測前，要保持現(xiàn)場處于通風(fēng)良好狀態(tài)，一般來說，要提前15 min 開窗通風(fēng)，保證所有被檢測變電設(shè)備與氧氣充分結(jié)合。

3 結(jié)語

綜上所述，紅外線成像檢測技術(shù)在目前的變電運(yùn)檢中有著重要的應(yīng)用，可以作為一種常用手段加入到變電站系統(tǒng)運(yùn)檢維護(hù)中。研究紅外線成像技術(shù)在變電運(yùn)檢當(dāng)中的應(yīng)用，及時(shí)分析變電設(shè)備故障信息進(jìn)行故障點(diǎn)定位?？梢越档屯ｋ姼怕?，提高變電檢修工作效率。