淺談紅外熱成像技術(shù)在變電設(shè)備中的運(yùn)用

何志宏

摘 要：紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)是利用紅外熱像儀將物體的熱輻射以掃描成像的方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線診斷。在電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備故障絕大多數(shù)都以局部或整體過熱或溫度分布異常為征兆，通過運(yùn)用紅外熱像儀檢測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行中發(fā)射的紅外輻射能量，就可以獲得電力設(shè)備表面的溫度分布狀態(tài)及其包含的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息，分析處理這些信息，就能夠?qū)υO(shè)備中潛伏的故障或事故隱患屬性、具體位置和嚴(yán)重程度作出定量判斷。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像;變電設(shè)備;測(cè)溫技術(shù)

1.引言

美國(guó)德克薩斯儀器公司（TI）在1964年蔭次研制成功第一代的熱紅外成像裝置，對(duì)目標(biāo)的熱輻射進(jìn)行圖像分解掃描，然后應(yīng)用光電探測(cè)器進(jìn)行光一電轉(zhuǎn)換;最后形成熱成象視頻信號(hào)，并在熒屏上駐示，紅外熱成像系統(tǒng)至今仍是軍用飛機(jī)、艦船和坦克上的透要裝置。紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)是利用紅外熱像儀將物體的熱輻射以掃描成像的方式進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)在線診斷。在電力系統(tǒng)中，電力設(shè)備故障絕大多數(shù)都以局部或整體過熱或溫度分布異常為征兆，通過運(yùn)用紅外熱像儀檢測(cè)電力設(shè)備運(yùn)行中發(fā)射的紅外輻射能量，就可以獲得電力設(shè)備表面的溫度分布狀態(tài)及其包含的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息.目前，變電站需要每月開展一次全面測(cè)溫及一次普測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備發(fā)熱的缺陷并及時(shí)處理，確保設(shè)備和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著紅外熱成像技術(shù)的普及和應(yīng)用，對(duì)原有設(shè)備測(cè)溫方式進(jìn)行探索，并逐步進(jìn)行改進(jìn)。

2.紅外熱成像儀優(yōu)點(diǎn)

紅外熱成像儀與紅外線點(diǎn)溫儀相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是操作簡(jiǎn)單、攜帶方便、測(cè)溫精度高、測(cè)量結(jié)果不受測(cè)量環(huán)境中電磁場(chǎng)的干擾;

二是圖像清晰、穩(wěn)定、具有較高的溫度分辨率和空間分辨率，測(cè)量精度和測(cè)溫范圍滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求;

三是能夠直觀反饋出受測(cè)設(shè)備的溫度分布情況，紅外圖象能夠進(jìn)行存儲(chǔ)和導(dǎo)出，便于進(jìn)行進(jìn)一步分析和判斷。

紅外熱成像儀以其眾多優(yōu)點(diǎn)迅速取代紅外線點(diǎn)溫儀成為變電站設(shè)備測(cè)溫的主要工具，紅外線點(diǎn)溫儀作為補(bǔ)充。

3.變電設(shè)備紅外測(cè)溫的不足

測(cè)溫工作仍然使用原先的全面測(cè)溫和普測(cè)的表格。每月的全面測(cè)溫工作開展時(shí)，對(duì)每個(gè)間隔的設(shè)備進(jìn)行紅外成像，并記錄該間隔所有測(cè)溫點(diǎn)的最高溫度。

一是紅外熱成像儀能夠?qū)σ粋€(gè)測(cè)溫區(qū)域的最高溫度進(jìn)行自動(dòng)尋找和測(cè)量，并在液晶屏中顯示出來，因此，在設(shè)備接點(diǎn)測(cè)溫中就能夠很方便的查找到最高溫度點(diǎn)，可以保存下來作為檢修部發(fā)熱缺陷處理的重要參考。

二是紅外熱成像儀能夠?qū)⒊上駞^(qū)域中的所有物體的溫度按照色標(biāo)進(jìn)行顯示，能夠從紅外圖象中根據(jù)色標(biāo)的差異直觀看出溫差，能夠明確發(fā)熱點(diǎn)的溫升，便于進(jìn)行類似位置不同相別之間的溫度比對(duì)。

三是使用紅外熱成像儀后能夠?qū)υO(shè)備的紅外圖片進(jìn)行記錄，而全面測(cè)溫表格往往需要打印50-100頁，攜帶不便，填寫不便，依舊使用原始的紙質(zhì)測(cè)溫記錄的方式將造成運(yùn)行人員很大的工作負(fù)擔(dān)。特別是運(yùn)維操作站成立后，一個(gè)運(yùn)維操作站管轄數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)無人值班變電站，再使用原來的紙質(zhì)記錄模式不再適應(yīng)新的運(yùn)行模式的需要。

四是使用紙質(zhì)記錄時(shí)存在不同程度的根據(jù)區(qū)域最高溫度編造各點(diǎn)溫度的情況，甚至存在未到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫編造數(shù)據(jù)的情況，達(dá)不到進(jìn)行全面測(cè)溫的目的。

五是執(zhí)行過程中發(fā)現(xiàn)運(yùn)行人員進(jìn)行紅外圖片存檔時(shí)的留檔圖片的選擇方式各不相同，存在同一變電站有的運(yùn)行人員保存了500張圖片，而有的保存200張圖片的情況，也存在存檔時(shí)沒有將最高溫度圖片保存的情況。

六是測(cè)溫中對(duì)于同一設(shè)備，在不同方向和角度進(jìn)行紅外成像可能會(huì)有差異。如隔離開關(guān)的柱頭與引流線連接處線夾發(fā)熱，但若在柱頭靠動(dòng)觸頭側(cè)進(jìn)行測(cè)量將由于柱頭的遮擋而無法發(fā)現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)。

4.改進(jìn)措施

一是改變使用紙質(zhì)記錄的記錄方式，利用紅外熱成像儀的圖片存檔功能進(jìn)行改進(jìn)。

二是人員測(cè)溫后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行抽查，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的發(fā)熱點(diǎn)對(duì)照測(cè)溫記錄進(jìn)行比對(duì)、考核。

三是檢測(cè)時(shí)以陰天、多云氣候?yàn)橐?、晴天要避開陽光直接照射或反射入鏡，無霧。在室內(nèi)檢測(cè)避開燈光的直射，某些設(shè)備應(yīng)避開人體熱源的紅外反射，室內(nèi)最好閉燈檢測(cè)。

四是對(duì)站內(nèi)每個(gè)間隔設(shè)備的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器、阻波器、耦合電容器、支持瓷瓶、引流線、端子箱進(jìn)行紅外熱成像測(cè)溫，并按照間隔順序保存圖像，以錄音形式對(duì)設(shè)備名稱進(jìn)行區(qū)分和明確。GIS設(shè)備應(yīng)對(duì)進(jìn)出線接頭、引流線、支持瓷瓶、匯控柜進(jìn)行測(cè)溫。封閉式高壓開關(guān)柜應(yīng)對(duì)柜體進(jìn)行測(cè)溫。

五是購(gòu)置有紅外與可見光結(jié)合的熱成像儀，并配置廣角鏡頭，在圖象留檔時(shí)能夠根據(jù)所測(cè)設(shè)備上下方或周邊的設(shè)備標(biāo)識(shí)，通過可見光圖片直觀確定所測(cè)設(shè)備。運(yùn)維站制定適合每個(gè)變電站的測(cè)溫順序，如：確定間隔順序進(jìn)行測(cè)溫，先拍攝本間隔斷路器的設(shè)備標(biāo)示作為起始圖片，然后測(cè)試斷路器、隔離開關(guān)，隔離開關(guān)的編排順序可以從母線側(cè)至線路側(cè)，然后是電流互感器、電壓互感器等，最后以下一間隔斷路器作為本間隔的終止。由于熱成像儀圖片是按順序編號(hào)，在查找定位時(shí)可以節(jié)省工作量。

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