變電運維中的紅外測溫技術應用

張心

【摘? 要】隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，對電力能源的需求不斷增加。在電力系統(tǒng)面積擴大化、線路復雜化、變電站智能化的過程中，由于電力線路老化、絕緣降低等原因造成電力發(fā)熱，引發(fā)電網(wǎng)安全生產(chǎn)事故，降低輸電安全性、可靠性、穩(wěn)定性。對比傳統(tǒng)變電運維人員測量電力系統(tǒng)元件的不可靠性、不準確性、不安全性等缺點，紅外測溫技術能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)設備器件溫度進行快速準確安全的測量，從而對電力系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運行起到了至關重要的作用。

【關鍵詞】變電運維;紅外測溫技術;應用

1緒論

變電站作為電力輸送系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)和重要組成部分，其中的電力電纜線路、斷路器、隔離開關、變壓器、電壓互感器、電流互感器以及保護裝置等設施的設備狀態(tài)都直接關系著電力系統(tǒng)的運行狀況。需要設備管理維護人員加大對電力設備的監(jiān)控與監(jiān)護力度，做好設備保養(yǎng)，加強設備維護工作。紅外測溫技術作為非接觸式測溫技術，有著高效性、準確性、可靠性等諸多優(yōu)點，能夠有效監(jiān)控設備狀態(tài)，規(guī)避運行故障的發(fā)生，使得其在變電運維的工作中有著廣泛應用。

2紅外測溫技術原理概述

2.1紅外測溫技術

人們通過研究發(fā)現(xiàn)，凡是溫度高于絕對零度（-273.15℃）的物體都會因為自身分子運動而不斷向外界輻射能量，這種能量以紅外線的方式向外輻射，稱為紅外輻射。依照斯蒂芬-玻爾茲曼定律：

可知物體的溫度越高，紅外輻射便越強。因此通過紅外傳感器將物體發(fā)射出的紅外輻射接收，通過信號放大、A/D轉(zhuǎn)換、采樣濾波等處理后，轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字信號輸出，其紅外測溫系統(tǒng)。

由于電氣元件自身發(fā)熱的特性，在發(fā)生故障時，電氣元件的熱效應使得元器件溫度升高，紅外輻射增強，紅外測溫儀器采集到的溫度數(shù)據(jù)也隨之變化，由此便可直觀高效的檢查電氣設備，及時處理隱患和缺陷。

2.2紅外測溫技術特點

傳統(tǒng)電氣設備巡視檢查過程中，一種方法是運行人員檢查粘貼在設備連接部位的變色膠貼，當溫度升高時膠貼顏色發(fā)生改變，人們通過目測即能發(fā)現(xiàn)問題所在地點，但膠貼容易被風吹下，且溫度感應并不靈敏，誤報率極大。另外一種方法是運行維護人員手持紅外測溫儀器到現(xiàn)場對運行設備進行測量及采樣。易受環(huán)境因素制約，并且無法準確、及時的收集設備溫度。而且為了節(jié)省空間及材料，高壓開關柜的內(nèi)部空間結構都比較狹小，溫度采集極為費時、費力，對人員的安全也有很大的威脅。當發(fā)現(xiàn)異常情況時，運行人員需要向?qū)I(yè)人員報告，然后進行專業(yè)復查，這樣不僅反應時間較長，而且也容易誤檢、漏檢，造成人員、資源的浪費。甚至有些電氣設備接點溫度甚至無法采樣，有著很高的差錯率。

因此紅外測溫技術具有以下技術特點：一是使設備運行人員能夠保持在安全距離以外進行對設備器件的溫度采集，減少了事故的發(fā)生，極大的保證了運行人員的安全性。二是能夠?qū)崟r檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，保證了設備在運行狀態(tài)下的真實信息，既有真實性和有效性，也因為不必改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，減少了對系統(tǒng)的損耗。三是使得設備檢測變得簡單方便，能夠快速、靈敏、迅速、直觀、高效的顯示設備狀態(tài)，降低了勞動強度。四是能夠保證對設備狀態(tài)監(jiān)測的及時性，能夠及時檢測設備自身存在的異常情況，既能探查設備是否存在故障，也能探查設備故障的嚴重程度。能夠盡可能的減少物力、人力資源，節(jié)約成本和時間。五是能夠與計算機設備結合，提供足夠的設備溫度信息，以便在出現(xiàn)異常情況時，能夠及時找出故障屬性、部位和嚴重程度，為設備檢修提供保障。六是對于老舊設備、存在安全隱患的設備能夠做到跟蹤監(jiān)控，對相應設備實行有目的性、有計劃性的針對性檢修。在檢修后也能利用紅外檢測技術對檢修成果進行檢驗，以提高設備壽命，節(jié)約設備成本，減少設備損耗。

3紅外測溫技術判斷溫度方法

3.1測量表面溫度判斷

將系統(tǒng)的紅外測溫探頭靠近電氣設備外殼，采集電氣設備外殼溫度。當電氣設備出現(xiàn)異常情況時，電氣設備外殼溫度會升高，將遠遠超過正常溫度。依照規(guī)程規(guī)定，當設備表面溫度超過標準溫度者，依照溫度超過標準值的程度指標、電氣設備材質(zhì)、電氣設備負荷大小等確定電氣設備是否為緊急、重大、一般缺陷。

3.2相對溫度差值判斷

雖然電氣設備表面溫度測量能夠較為準確地顯示電氣設備的運行情況，但為了提高紅外測溫系統(tǒng)冗余，應進行多次測溫和對照測溫。相對溫度差值公式所示：

其中T為發(fā)熱點溫度;T為正常溫度;T為環(huán)境參照溫度。通過計算出相對溫度差值，再根據(jù)設備類型判斷缺陷類型。一般認為時，為緊急缺陷;時，為重大缺陷;當時，可視為一般缺陷。確定設備缺陷類型后，就可以合理的安排轉(zhuǎn)移負荷和設備檢修，提高設備壽命，減少系統(tǒng)成本，節(jié)約人力、物力。

4紅外測溫技術具體應用

4.1隔離開關溫度監(jiān)測

隔離開關是變電所中重要的組成部分，在變電所的運行過程中，需要對其進行多次倒閘操作，也因此受到環(huán)境因素影響較大，不可避免的出現(xiàn)溫度異常的情況，影響工作可靠性。例如，在經(jīng)過多次開合閘操作后，隔離開關的刀片或傳動部分會有微小形變，并且與空氣發(fā)生氧化作用，造成其觸點部位的接觸電阻增加，再出點使其出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，嚴重時甚至會燒傷觸頭，造成危害人身的事故。采用紅外測溫技術，就可以對隔離開關進行實時監(jiān)控，檢查其觸頭和觸點是否因為電發(fā)熱造成了觸頭氧化等異常情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況便可以及時采取措施轉(zhuǎn)移負荷和進行檢修，降低了系統(tǒng)維護成本，防止危害范圍進一步擴大。

4.2設備線夾溫度檢測

設備線夾在日常工作中易受到外力因素的干擾，造成接觸不良，引起線夾發(fā)熱，導致運行不暢。例如電氣設備長時間運行過程中，設備線夾暴露在空氣中，易受到風吹等外力因素影響，導致設備線夾松動，出現(xiàn)接觸不良，發(fā)生輕微放電和氧化作用，造成部分接觸電阻增大，引發(fā)發(fā)熱問題;或者由于在日常設備管理維護過程中，由于工作人員操作不當?shù)仍蛟斐稍O備線夾出現(xiàn)松動，引發(fā)發(fā)熱現(xiàn)象。線夾發(fā)熱直接影響了電氣設備的正常工作，導致設備運行不暢和缺陷。因此利用紅外測溫技術能夠在設備運行和檢修更換期間都對設備線夾進行溫度監(jiān)控，有效減緩了隱患的發(fā)生，避免了無謂的設備浪費。

4.3設備巡檢維護溫度檢測

電氣設備日常運行維護和保養(yǎng)是變電運行中必不可少的一個環(huán)節(jié)，通過維護和保養(yǎng)能夠延長設備壽命，提高設備性能。因此設備維護人員就需要加強對設備運行維護的重視，尤其是對于設備運行過程中異常情況需要及時掌握，避免更大事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的設備巡視中，工作人員只能觀察設備關鍵部位的顏色，確認有無異味，是否有異常的聲音來進行判斷，這樣不僅無法及時發(fā)現(xiàn)缺陷，也無法判斷缺陷的嚴重程度，若設備發(fā)熱嚴重，就會使工作人員處于危險的環(huán)境中。采用紅外測溫技術，使工作人員在遠離危險場所的安全距離就能夠?qū)\行設備進行檢測，大大減少了人工工作，保證了人員的安全，提高了工作效率，增加了設備檢測的準確性，使得設備異常情況能夠及早發(fā)現(xiàn)，為檢修人員的檢修工作提供有力的保障，將危險防患于未然之中，保障了電氣設備的正常運行。

5總結

國家十三五規(guī)劃中對電網(wǎng)提出更高的要求，智能電網(wǎng)，綠色電網(wǎng)，環(huán)保電網(wǎng)等概念的提出，使得電力服務也有了新的標準和要求。在變電運維中，紅外測溫技術及時掌握電力設備的實時狀態(tài)與運行情況，提高巡視質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)設備隱患，減少損耗，節(jié)約時間。有效保證電力設備運行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]黃崢.紅外測溫技術在變電運行中的應用[J].科學技術創(chuàng)新，2018（33）：158-159.

[2]葉晨.紅外測溫技術在變電運維中的應用[J].中國新技術新產(chǎn)品，2018（22）：64-65.

[3]樊世通.變電運維中紅外測溫技術的應用研究[J].科技風，2018（32）：159.

[4]馬宇靜.變電運維中紅外測溫技術的應用研究[J].山東工業(yè)技術，2018（22）：214.

[5]陳尚護.紅外測溫技術在變電站設備巡視中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（29）：166-167.

[6]王巍橫，李娜娜.紅外測溫技術在變電運維中的應用研究[J].山東工業(yè)技術，2018（18）：183.

[7]楊宗卓.變電運維中紅外測溫技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（10）：230.

[8]王敏.紅外測溫技術在電氣設備維護中的應用與管理[J].科技經(jīng)濟導刊，2018，26（04）：84.

（作者單位：中油電能電力技術服務公司）