成像儀檢測技術(shù)在發(fā)電廠電氣設(shè)備中的應(yīng)用

劉方明

摘要：近年來，我國對電能的需求不斷增加，發(fā)電廠建設(shè)越來越多。本文簡要介紹了成像儀檢測技術(shù)，利用紅外成像及紫外成像檢測技術(shù)對發(fā)電廠電氣設(shè)備實(shí)際出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了分析，對于處理電氣設(shè)備相關(guān)問題具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：紅外成像檢測;紫外成像檢測;故障定位

引言

我國的電力系統(tǒng)正在向智能化方向發(fā)展，電力系統(tǒng)當(dāng)中的大部分故障都是由電氣設(shè)備故障引起的，且50%的電氣設(shè)備故障都與設(shè)備的發(fā)熱有關(guān)，引起電氣設(shè)備發(fā)熱的因素有電流泄露、接觸不良等。電氣設(shè)備處于異常發(fā)熱狀態(tài)會引起絕緣材料老化，造成嚴(yán)重的電氣設(shè)備損壞，如何利用先進(jìn)的手段進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的管理，消除故障點(diǎn)是擺在電力設(shè)備科研單位面前的一個新問題，傳統(tǒng)的故障檢測準(zhǔn)確率較差，為此提出本文研究以解決這一問題。

1紅外熱成像技術(shù)及預(yù)知性維修簡介

紅外線熱成像技術(shù)是指就物體所發(fā)射出的紅外線特波段信號使用特殊光電技術(shù)進(jìn)行檢測，并將所檢測到的紅外信號轉(zhuǎn)換為人類視覺可直接分辨的圖像或圖像，并進(jìn)一步對其溫度值進(jìn)行計(jì)算獲取的一種技術(shù)。紅外線熱成像技術(shù)其最大優(yōu)勢為突破了人類視覺限制，可以基于物體表面的溫度成像。

2成像儀檢測技術(shù)介紹

人眼能夠感受到的可見光波長為：0.38～0.76μm。而紅外線波長為0.75～1.00μm，紫外線波長為0.01～0.40μm，是人眼無法直接看到的。成像儀檢測包括紅外成像儀檢測與紫外成像檢測。所有高于絕對零度（-273℃）的物體都會發(fā)出紅外輻射，電氣設(shè)備故障大多伴有發(fā)熱、局部溫度升高的特點(diǎn)，通過紅外成像儀檢測，可以查看電氣設(shè)備的實(shí)時熱圖像，可一目了然地發(fā)現(xiàn)過熱點(diǎn)。電氣設(shè)備電暈放電時，使空氣中的電子釋放出微小的熱量并產(chǎn)生紫外線，通常紅外成像儀不能有效發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象，而紫外成像儀可接收電氣設(shè)備電暈時產(chǎn)生的紫外線，可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)放電點(diǎn)。此外，紅外成像儀可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備局部過熱現(xiàn)象，而紫外成像儀卻不能發(fā)現(xiàn)該現(xiàn)象。因此，紅外成像儀檢測、紫外成像儀檢測是互補(bǔ)、非沖突的檢測技術(shù)。

3光脈沖熱成像技術(shù)

一般情況下，光脈沖熱成像技術(shù)主要包括反射式與投射式兩種不同的類型。而在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要借助脈沖閃光燈來實(shí)現(xiàn)被檢測物體表面的熱激勵，在這樣就能夠馬上在試件的表面產(chǎn)生平面熱源，通過熱波方式實(shí)現(xiàn)傳播。若試件的內(nèi)部存在缺陷，那么此部位的熱波傳播形式就會變化，導(dǎo)致試件表面的溫場改變。另外，通過對熱像儀的應(yīng)用，即可對這一改變過程進(jìn)行捕捉，并確定缺陷具體位置與形狀。在此基礎(chǔ)上，熱圖序列中涵蓋了溫場變化時間信息內(nèi)容，并在數(shù)據(jù)處理算法的作用下，即可有效地識別缺陷的屬性與具體深度。這種方式是目前最為成熟且具有代表性的方法，具有非接觸性特征，而且檢測的速度較快。但仍需注意的是，這種方式會受到試件表面的紅外發(fā)射率以及試件幾何形狀等因素的影響。

4紫外成像儀檢測

2015年2月，某#2發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)時，A相升壓到17 kV后，汽側(cè)端部電暈放電聲音較大，升壓至22 kV后，放電聲音增大，伴有放電現(xiàn)象。原因分析：發(fā)電機(jī)定子線棒防電暈層存在斷裂現(xiàn)象，進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時，存在放電現(xiàn)象，經(jīng)專家確認(rèn)重新涂刷了低阻漆及絕緣漆烘干后，電暈試驗(yàn)合格，耐壓試驗(yàn)合格。2016年1月，巡檢發(fā)現(xiàn)柘蘇乙線#1塔上B相跳線懸垂絕緣子串存在放電聲音，通過紫外成像儀檢測，直接發(fā)現(xiàn)最下面一片絕緣子存在放電情況，分析原因?yàn)樽钕乱黄^緣子存在臟污或損壞。2017年1月，停電時拆下絕緣子檢查存在嚴(yán)重臟污情況，且金屬部件不再光滑，存在嚴(yán)重放電痕跡，更換新的絕緣子后，線路運(yùn)行正常。紫外成像儀檢測以直觀、高效、快速定位等特點(diǎn)，對電氣設(shè)備的外絕緣檢測起到了重要作用。

5SF6紅外成像檢漏

紅外成像檢漏技術(shù)作為高壓電氣設(shè)備SF6氣體檢漏的一種帶電檢測技術(shù)，利用SF6氣體特定的紅外吸收光譜能使泄漏氣體清晰可見，可在設(shè)備運(yùn)行狀況下對泄漏部位進(jìn)行快速、準(zhǔn)確定位，彌補(bǔ)了SF6高壓電氣設(shè)備的缺陷。2017年3月，通過對220kVGIS設(shè)備進(jìn)行紅外成像檢測，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)了一處SF6氣體泄漏點(diǎn)，表明SF6泄漏紅外成像檢測法具有安全、高效和全面的特點(diǎn)，為SF6絕緣設(shè)備氣體查漏提供可靠的信息。

6太赫茲激勵紅外熱波技術(shù)

對于太赫茲波而言，所指代的就是頻率控制在0.1-10THz之間的電磁輻射。通過對THz波的應(yīng)用，將其當(dāng)做熱源實(shí)施紅外熱波檢測是全新探索方式，能夠借助返波振蕩器太赫茲源針對試件的表面中展開連續(xù)亦或是周期熱激勵，而熱像儀則能夠?qū)υ嚰砻娴臏貓龈淖冞M(jìn)行探測?，F(xiàn)階段，太赫茲功率源受到一定的限制，所以此技術(shù)尚處在試驗(yàn)階段，一般被應(yīng)用在小范圍熱激勵檢測當(dāng)中。而此技術(shù)的檢測能力，較之于閃光燈脈沖激勵技術(shù)仍存在一定的差距。然而，伴隨THz技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，THz發(fā)生源明顯改進(jìn)，被當(dāng)做熱源紅外熱波技術(shù)將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步地發(fā)展。

7便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中應(yīng)用的常見問題和解決措施

便攜式熱成像儀在電氣設(shè)備預(yù)知性維修中應(yīng)用的常見問題主要集中在測量溫度失真、圖像模糊、戶外測量溫度和實(shí)際溫度存在過大差值三個部分。其中測量溫度失真的致使原因主要有被測設(shè)備和熱成像儀距離不對、夾角過大以及熱成像儀靈敏度過低三者。解決途徑：嚴(yán)格依據(jù)熱成像儀的使用說明書設(shè)定和檢測設(shè)備之間的距離，以Ti20型便攜式熱成像儀為例，其最佳檢測距離為1米、檢測角度要盡量和被檢測設(shè)備的表面相垂直、盡可能選擇高精度測量儀，并在測量過程中關(guān)閉照明燈，避免一切其他熱源的影響。圖像迷糊的主要原因?yàn)闊岢上駜x的調(diào)色板設(shè)置出現(xiàn)了問題。解決途徑：在使用熱成像儀之前，將成像儀的調(diào)色板設(shè)定為灰度或者是鐵紅，以提升形成圖像的清晰度。戶外測量溫度和實(shí)際溫度存在過大差值其主要原因是戶外陽光較強(qiáng)，陽光中輻射熱量進(jìn)入到了熱成像儀中，繼而導(dǎo)致所測量的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的偏差。解決措施：對于可移動的儀器可盡量選擇在戶內(nèi)測量，如果不能移動可選擇傍晚或是早晨陽光較短的時間段測量，也可在選擇在陰天測量。在測量時還可盡量避免陽光的直接反射、入射和反射的情況，選擇最佳測量位置。

結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前電力體系部門對電氣設(shè)備的安全使用提出了更高的要求，電氣設(shè)備故障檢測方面也越來越被重視起來。因此，提出基于紅外成像技術(shù)的電氣設(shè)備故障檢測方法，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備故障的區(qū)域檢測，擁有穩(wěn)定性高、檢測準(zhǔn)確率高以及去噪聲效果好等優(yōu)點(diǎn)，為電氣設(shè)備故障檢測提供了更優(yōu)的保障。本文利用紅外成像及紫外成像檢測技術(shù)對發(fā)電廠電氣設(shè)備實(shí)際出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了分析，能真實(shí)反映電氣設(shè)備在運(yùn)行或試驗(yàn)狀態(tài)下的狀態(tài)，為及時發(fā)現(xiàn)、處理和預(yù)防電氣設(shè)備隱患提供了有效依據(jù)。

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