紅外熱成像儀在變電運維工作中的應(yīng)用

劉貴成

摘要：隨著我國科技不斷進步，我國的電力行業(yè)也得到了很大程度的發(fā)展。紅外診斷技術(shù)是一種新型診斷技術(shù)，為變電設(shè)備的熱診斷提供了很好的診斷方式，該種診斷方式有著不解體、直觀性、快速性、準(zhǔn)確性的特征，也適宜用在大面積檢測中，同時，該種診斷技術(shù)也能夠與其他檢測方式聯(lián)合使用，定位故障的具體位置，這就可以有效提升檢修的便利性。但是，影響紅外線熱成像診斷技術(shù)準(zhǔn)確率的因素是多種多樣的，在進行診斷時，必須要合理地控制其測量環(huán)境與測量方式。本文主要分析影響紅外線熱成像診斷技術(shù)準(zhǔn)確性的因素，并提出相關(guān)的解決措施。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像儀，變電運維，應(yīng)用

作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，變電站的安全運行尤為重要。變電站內(nèi)的電力設(shè)備因異常熱效應(yīng)而引發(fā)的多種故障和異常現(xiàn)象是影響設(shè)備安全運行的重要原因，因此，及時、準(zhǔn)確地判斷電力設(shè)備的運行溫度是保障電力設(shè)備可靠運行的重要條件。在變電站應(yīng)用紅外熱成像儀可以及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備的熱異常缺陷，特別是內(nèi)部缺陷，使設(shè)備故障得到及時的消除，從而避免電力系統(tǒng)事故的發(fā)生，應(yīng)用紅外熱成像儀對運行設(shè)備進行連續(xù)跟蹤，配合分析軟件，可以有效、精確分析對象的熱變化和缺陷發(fā)展程度，為分析變電站設(shè)備運行情況提供準(zhǔn)確依據(jù)。

一、紅外測溫原理

紅外熱呈現(xiàn)（成像）儀是利用光學(xué)成像物鏡、光機掃描系統(tǒng)、紅外探測器將被測目標(biāo)紅外輻射能量圖形反映在紅外探測器光敏元中，在紅外探測器與光學(xué)系統(tǒng)中，有光機掃描結(jié)構(gòu)，能夠掃描出被測物體紅外成像情況，并由探測器將其轉(zhuǎn)化成為電信號，經(jīng)過放大處理后形成紅外熱像圖。根據(jù)物體發(fā)射輻射功率，影響紅外熱成像診斷技術(shù)的重要因素就是材料比輻射率與物體輻射功率，紅外熱成像儀也會受到大氣環(huán)境與人為因素的影響，因此，紅外熱成像診斷技術(shù)結(jié)果只能夠進行定性分析，是不能定量分析的。

二、變電站電氣設(shè)備常見的發(fā)熱缺陷分類

（一）以發(fā)熱缺陷的位置分類

內(nèi)部發(fā)熱缺陷：內(nèi)部發(fā)熱缺陷具有一定的隱蔽性，難以被人肉眼所觀察到，這類發(fā)熱缺陷往往也是引起熱異常的主要原因。內(nèi)部發(fā)熱缺陷往往是由于電氣設(shè)備內(nèi)部與故障點接觸的物質(zhì)，產(chǎn)生對熱換和熱傳導(dǎo)，并且持續(xù)穩(wěn)定發(fā)熱。利用紅外成像測溫往往不能夠直接得出結(jié)論，還需要對設(shè)備表面的溫度差進行對比分析才能確定。外部發(fā)熱缺陷：變電站大多數(shù)電氣設(shè)備的連接部件都處于裸露工作狀態(tài)，在長期的運行工作中，這些連接件極其容易受到環(huán)境溫差、有害氣體腐蝕以及自然老化的原因，從而會引起相應(yīng)的局部發(fā)熱、溫度異常升高等問題。這些問題如若不能夠得到及時的處理，極其容易引發(fā)電氣設(shè)備的運行故障，甚至成為電網(wǎng)事故的導(dǎo)火索。外部發(fā)熱缺陷是能夠通過紅外測溫直接發(fā)現(xiàn)的。

（二）以電氣設(shè)備產(chǎn)生發(fā)熱缺陷的原因分類

電壓致熱效應(yīng)型缺陷：變電站許多高壓電氣設(shè)備中都極為容易產(chǎn)生電壓導(dǎo)致的熱效應(yīng)缺陷，其主要原因是內(nèi)部絕緣密封性下降、絕緣介質(zhì)老化，在電網(wǎng)運行過程中，電解質(zhì)材料形成有功損耗，它的發(fā)熱功率往往只與電壓有關(guān)。電流致熱效應(yīng)型缺陷：電氣設(shè)備和輸電線路的裸露電氣接頭，包括許多高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部導(dǎo)流回路，因連接不良，接觸電阻增大而產(chǎn)生的缺陷，均屬電流致熱效應(yīng)缺陷。通常將由傳導(dǎo)電流在電阻上產(chǎn)生的發(fā)熱的設(shè)備，稱之為電流致熱型設(shè)備。這種發(fā)熱由電阻的有功損耗而引起。其他原因：例如電氣設(shè)備磁回路的漏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致部分件的局部過熱現(xiàn)象，電氣設(shè)備的異常運行狀態(tài)中導(dǎo)致設(shè)備的電流電壓分布產(chǎn)生變化，形成熱缺陷，油浸高壓電器設(shè)備發(fā)生漏油、假性油位的情況，形成油面層的熱傳導(dǎo)差異，致使設(shè)備外表面形成明顯的溫度梯度。

三、紅外熱成像測溫技術(shù)的應(yīng)用

變電站的設(shè)備巡視是運行人員每天必須進行的一項重要工作，其方法一般為通過目測、耳聽和鼻嗅等來了解設(shè)備的運行情況，其中又以目測為主。然而目測設(shè)備有著很大的局限性，一些有發(fā)展性的缺陷，特別是設(shè)備內(nèi)部缺陷，常常要等其發(fā)展到一定程度后才能被發(fā)現(xiàn)，這樣不但延誤了設(shè)備缺陷的及時發(fā)現(xiàn)和處理，而且可能會對運行設(shè)備造成不同程度的損壞。在變電站設(shè)備巡視中使用紅外熱成像儀輔助，能在很大程度上提高運行人員發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。紅外熱成像儀可以十分快捷準(zhǔn)確地探測到電氣設(shè)備的不良接觸以及過熱的機械部件，對于設(shè)備中所有可以直接看見的部分，紅外熱成像儀都能夠確定全部連接點的熱隱患，而那些由于遮蔽而無法被直接看到的部分，則可以根據(jù)其熱量傳導(dǎo)到外面部件上的情況來發(fā)現(xiàn)隱患。另外，對于斷路器、導(dǎo)體、母線及其他部件的運行監(jiān)控而言，紅外熱成像儀的作用也是無法取代的，它可以很容易地探測到回路過載或三相負(fù)載的不平衡。以上種種優(yōu)點，使得紅外熱成像儀在保供電、重大節(jié)假日、迎峰度夏期間對保證安全可靠供電起到了非常積極的作用。紅外熱成像儀在每季度的設(shè)備查評、定期的設(shè)備夜間檢查或特殊時期的檢查（如電網(wǎng)迎峰度夏或高峰負(fù)荷時）中使用，同樣能收到相當(dāng)明顯的效果?？偠灾?，對變電站全站一次設(shè)備全面開展紅外熱成像測溫工作是一個大趨勢，以下是可采用紅外熱成像儀進行檢查的部分設(shè)施：（1）電氣裝置：可發(fā)現(xiàn)接頭松動或接觸不良、不平衡負(fù)荷、過載、過熱等隱患，這些隱患可能造成的潛在影響是產(chǎn)生電弧、短路、燒毀甚至起火。（2）變壓器：可以發(fā)現(xiàn)的隱患有接頭松動、套管過熱、接觸不良（抽頭變換器）、過載、三相負(fù)載不平衡、冷卻器管道堵塞不暢等，其影響亦為產(chǎn)生電弧、短路、燒毀甚至起火。

四、提升變電設(shè)備紅外線熱成像診斷準(zhǔn)確性的措施

為了提升測量準(zhǔn)確性，需要采取科學(xué)的措施控制好測溫距離和測溫角度。紅外輻射是沿著法線方向進行傳播的，為了保證最佳測量結(jié)果，需要將成像儀垂直于被測目標(biāo)上，同時，還要意識到，材料發(fā)射率會隨著角度的變化而出現(xiàn)變化，這也會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。調(diào)查顯示，如果角度為偏離垂直方向30°內(nèi)，那么發(fā)射率基本上不會發(fā)生變化，如果偏離垂直方向超過了30°，就會嚴(yán)重影響測量結(jié)果準(zhǔn)確性。考慮到以上的因素，在進行測量時，需要嚴(yán)格遵循垂直測量的原則，對于與鏡頭不垂直的檢測對象，需要采取科學(xué)有效的方式來修正其溫度值，這樣才能夠有效提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，檢測距離也會影響測量準(zhǔn)確性，因此，在進行測量時，需要將熱像儀放置在指定距離內(nèi)，降低誤差率。

五、結(jié)語

時至今日，紅外熱成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電氣安裝、檢測、運行等領(lǐng)域，它能在不接觸電氣設(shè)備的情況下，快速、準(zhǔn)確、形象地得出運行中的設(shè)備表面溫度數(shù)據(jù)，從而幫助有關(guān)人員更全面地了解和評價設(shè)備的安裝質(zhì)量、運行情況等信息，使得變電運行管理變得輕松方便。我局在全面使用紅外熱成像儀作為設(shè)備測溫工具后，已很大程度上減少了設(shè)備故障率，這無疑歸功于使用紅外熱成像儀后能及早發(fā)現(xiàn)隱蔽的、肉眼難以觀測到的隱患缺陷，從而將事故消滅于萌芽階段。

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