變電運(yùn)維中紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用

俞文俊

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司 南通供電分公司，江蘇 南通 336000）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電能的需求量越來越大，電力系統(tǒng)所承載的負(fù)荷也越來越多，傳統(tǒng)的變電站運(yùn)行監(jiān)測系統(tǒng)已有較大的缺陷。通過紅外測溫技術(shù)可以準(zhǔn)確了解變電站的運(yùn)行狀況，既能提高監(jiān)測效率，又能保證變電站運(yùn)行的穩(wěn)定、安全。與常規(guī)缺陷探測技術(shù)相比，紅外測溫技術(shù)能夠及時(shí)、精確地了解變電站的運(yùn)行狀況，提高變電站的工作效率和供電可靠性?；诖?，在變電站運(yùn)行維護(hù)工作中需要對(duì)紅外測溫技術(shù)進(jìn)行持續(xù)的深入研究[1]。

1 紅外測溫技術(shù)

紅外測溫技術(shù)通過對(duì)電力系統(tǒng)各部分的溫度進(jìn)行檢測，從而判斷其是否處于正常工作狀態(tài)。通常情況下，物質(zhì)由原子和分子構(gòu)成，這些成分在物質(zhì)的內(nèi)部高速運(yùn)轉(zhuǎn)并遵循著某種規(guī)律，在運(yùn)動(dòng)的過程中會(huì)散發(fā)出相應(yīng)的熱量，這就是熱輻射[2]。紅外測溫技術(shù)通過對(duì)熱輻射現(xiàn)象所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行探測，將其用于電力系統(tǒng)的熱輻射監(jiān)測，從而判斷其是否處于正常工作狀態(tài)。紅外測溫技術(shù)通過采集電子設(shè)備的熱源輻射情況，利用紅外探測器、光電探測器、信號(hào)處理等裝置和線路將熱量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)，從而將該裝置的溫度信息實(shí)時(shí)傳遞給工作人員，實(shí)現(xiàn)對(duì)該裝置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決裝置存在的問題。

2 紅外測溫技術(shù)的優(yōu)勢

紅外測溫技術(shù)通過對(duì)電力設(shè)備的熱量進(jìn)行采集，將其轉(zhuǎn)化成圖像，由溫度判定裝置對(duì)其進(jìn)行正常的探測。由于各種材料的溫度存在著一定差別，因此在紅外熱成像中反饋的信息會(huì)有很大的差別，從而產(chǎn)生出不同的影像。紅外測溫技術(shù)經(jīng)常被用來檢測常規(guī)的電力設(shè)備和附件，即使在停電的情況下也可以進(jìn)行設(shè)備檢測。紅外測溫技術(shù)不需要接觸零件就可以檢測到每一段時(shí)間內(nèi)的溫度變化，提高了工作的準(zhǔn)確性。紅外測溫技術(shù)自身具有特殊的輻射器，隨時(shí)都能得到測量結(jié)果[3]。

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的溫度測量方法已經(jīng)不能滿足目前的測量需求。紅外測溫技術(shù)是一種新型的現(xiàn)代技術(shù)，它可以用于多種不同的電力系統(tǒng)，對(duì)各種電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測，將測量到的電力系統(tǒng)潛在危險(xiǎn)設(shè)置為精確的圖像，從而減少冗余工作。此外，紅外線溫度測量技術(shù)可以整合大量必要的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到信息的共享。

3 紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)維中應(yīng)用的重要性

變電站檢修工作既要發(fā)現(xiàn)各類安全隱患，又要對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。在常規(guī)的巡檢中，一般都是通過目測、手摸等方式來判定電力設(shè)備的運(yùn)行狀況。這些方式往往存在一定的弊端，那就是無法檢測到某些發(fā)展性的缺陷，例如功率器件的發(fā)熱等，設(shè)備會(huì)受到不同程度的損傷。隨著技術(shù)進(jìn)步，注油裝置數(shù)量減少，潤滑油泄漏的情況也有所減少，但是裝置的異常問題依然十分突出。根據(jù)有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，在整個(gè)裝置中，異常發(fā)熱裝置的故障占到了半數(shù)以上，需要一種更加高效的方法來監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀況[4]。如果能將紅外線測溫技術(shù)應(yīng)用到變電站巡視中，既可以解決以上問題，又可以提高巡檢的質(zhì)量，保證變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的技術(shù)要點(diǎn)分析

4.1 溫度識(shí)別技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，紅外測溫技術(shù)主要與相關(guān)的信息化技術(shù)相結(jié)合，從而提高信息的傳輸效率。利用溫度識(shí)別技術(shù)來探測物體的運(yùn)動(dòng)，從而在發(fā)生故障時(shí)及時(shí)處理。此外，該技術(shù)還可以利用變電站運(yùn)行管理系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行處理，在檢測時(shí)根據(jù)不同的頻譜信息得出相應(yīng)的故障發(fā)生位置，從而極大程度地節(jié)約了相關(guān)的測試費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化，減輕了相關(guān)工作人員的工作壓力。我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)大多采用了紅外測溫技術(shù)，為本地電網(wǎng)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.2 自動(dòng)化系統(tǒng)檢修技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國電氣控制系統(tǒng)的測試已趨于科學(xué)化。在電力設(shè)備維護(hù)方面，必須要認(rèn)真細(xì)致，稍有差池就會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。采用自動(dòng)化系統(tǒng)檢修技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)問題的自動(dòng)探測，這樣可以減少實(shí)際檢驗(yàn)中人為原因?qū)е碌木S修誤差，完善實(shí)際檢驗(yàn)體系。在電力運(yùn)維的初期階段，采用相應(yīng)的感應(yīng)器來探測各組件的溫度，準(zhǔn)確判斷故障的原因。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并自動(dòng)進(jìn)行修復(fù)。

4.3 變電運(yùn)維故障排除技術(shù)

當(dāng)變電所運(yùn)行的監(jiān)控系統(tǒng)在進(jìn)行紅外波譜分析時(shí)，若檢測到了異常波段，則會(huì)自動(dòng)對(duì)巡檢波段進(jìn)行故障檢修，并切斷其正常的電流傳遞。在其他的電流輸送系統(tǒng)中，合理地分布著電流。通過對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)行有效的維護(hù)。

5 紅外測溫技術(shù)在變電運(yùn)維中的應(yīng)用

變電運(yùn)維是電力企業(yè)日常運(yùn)行過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，主要包括運(yùn)行維護(hù)、倒閘操作、事故和異常處理。由于變電工作周期較長，存在著電壓和電流頻繁瞬間轉(zhuǎn)換的問題，從而導(dǎo)致設(shè)備的老化、損壞，因此必須建立健全的定期維護(hù)機(jī)制，并應(yīng)用紅外測溫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。目前，日常維修多以手工操作為主。在使用紅外測溫技術(shù)進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)對(duì)線路、變壓器、變電箱等檢測對(duì)象進(jìn)行識(shí)別。在變壓器維修過程中，維修人員通過紅外測溫技術(shù)對(duì)正常工作的變壓器進(jìn)行測量，并將其作為樣本。將其他數(shù)據(jù)與樣本進(jìn)行比較，若圖像差異不大，說明變壓器工作正常。如果有過大的改變，說明變壓器有問題，例如電阻過大、金屬結(jié)構(gòu)腐蝕等，必須馬上進(jìn)行維修。

隨著電力市場需求的日益增加，電力系統(tǒng)的負(fù)荷越來越大，變電站的運(yùn)行維護(hù)工作也越來越困難。在故障維修中應(yīng)用紅外測溫技術(shù)，能夠有效提高故障診斷的速度和效率。盡管變壓器的失效形式有多種，但都會(huì)導(dǎo)致其表面溫度升高。由于線圈的腐蝕，發(fā)生短路的表面溫度迅速升高。當(dāng)發(fā)生斷開或接觸不良時(shí)，其表面溫度和室溫相差很小。通過對(duì)變壓器金屬線圈腐蝕的實(shí)例分析，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際使用過程中若保養(yǎng)不當(dāng)，將會(huì)造成變壓器的金屬線圈腐蝕。腐蝕點(diǎn)的電阻會(huì)增加，在使用過程中使變壓器的溫度升高的更快。當(dāng)某一處的溫度升高超過了正常平均值的15%時(shí)，說明變壓器存在腐蝕。利用紅外測溫技術(shù)可以實(shí)時(shí)掌握變壓器的溫度變化，并對(duì)其進(jìn)行分析，從而采取有效的解決方案。

在變電設(shè)備運(yùn)行評(píng)估中，要實(shí)行多種評(píng)估策略，以達(dá)到全面的精確評(píng)估。在故障診斷方面，可以通過利用紅外測溫儀對(duì)變電站的變電溫度進(jìn)行檢測，并將其與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比，從而確定設(shè)備是否存在發(fā)熱問題。需要注意的是，紅外測溫技術(shù)并不適用于聚焦變電器，如果盲目使用很可能會(huì)造成電力系統(tǒng)的損壞。利用橫向?qū)Ρ确椒▽?duì)各裝置的溫度進(jìn)行比較，從而確定各裝置的端部溫差，將設(shè)備故障所帶來的損失降到最低。除此之外，還可以利用垂直反差法觀測不同時(shí)期紅外溫度計(jì)的紅外波形，根據(jù)溫度分布的特點(diǎn)對(duì)設(shè)備的發(fā)熱趨勢進(jìn)行分析。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同的時(shí)間、不同的發(fā)射效果進(jìn)行科學(xué)分析，使有關(guān)的電能測試具有一定的科學(xué)性和計(jì)劃性。根據(jù)具體的情況進(jìn)行詳細(xì)分析，同時(shí)根據(jù)電流的傳遞速度和能量傳遞的程度進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，以便針對(duì)不同的電流傳輸系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的檢測，從而更好地發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中的故障，優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行狀況。

在進(jìn)行電力設(shè)備故障檢修時(shí)，大型維修應(yīng)設(shè)立專門的領(lǐng)導(dǎo)小組，中型維修需要在現(xiàn)場建立指揮部，并注重在檢修過程中落實(shí)分級(jí)管控與專業(yè)化監(jiān)管機(jī)制，實(shí)現(xiàn)檢修管理的差異化執(zhí)行。在日常維護(hù)工作中，還要建立定期維護(hù)機(jī)制，對(duì)維修對(duì)象和維修人員進(jìn)行明確的規(guī)定。利用紅外測溫技術(shù)對(duì)正常變壓器工作時(shí)的溫度和變化幅度進(jìn)行測量，并將其與目標(biāo)變壓器的測量結(jié)果進(jìn)行熱成像分析，如果兩者之間的差異很大，就說明變壓器存在電阻過大、短路、金屬銹蝕等問題。根據(jù)不同的故障原因，選擇停電或更換零件。

在變電設(shè)備運(yùn)行評(píng)估中，要實(shí)行多種評(píng)估策略，不僅要對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的狀態(tài)監(jiān)測，還要對(duì)設(shè)備的動(dòng)態(tài)進(jìn)行跟蹤，以達(dá)到全面的精益評(píng)估。在故障診斷方面，可以通過紅外測溫儀對(duì)變電站的變電溫度進(jìn)行檢測，并將其與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，從而確定設(shè)備是否存在發(fā)熱問題，但紅外測溫技術(shù)并不適用于聚焦變電元件，如果盲目地應(yīng)用這種技術(shù)，會(huì)造成電力系統(tǒng)的損壞。其次，利用橫向?qū)Ρ确椒▽?duì)各裝置的溫度進(jìn)行比較，判斷各裝置的端部溫差，從而使設(shè)備故障所帶來的損失降到最低；最后，利用垂直反差方法，觀測了不同時(shí)期紅外溫度計(jì)的紅外波形，根據(jù)溫度分布的特點(diǎn)對(duì)設(shè)備的發(fā)熱趨勢進(jìn)行了檢測，并確定了其具體的故障和缺陷。

變電運(yùn)維是電力公司的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的運(yùn)行維護(hù)工作包括運(yùn)行維護(hù)、倒閘操作、事故和異常處理。目前，變電站的一系列維護(hù)工作都是在無人狀態(tài)下進(jìn)行的。由于變電工作周期較長，其存在著電壓和電流在瞬間轉(zhuǎn)換的問題，從而導(dǎo)致設(shè)備的老化、損壞。為此，必須建立健全的定期維護(hù)機(jī)制，并應(yīng)用紅外測溫技術(shù)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。目前，日常維修多以手工操作為主。在使用紅外測溫技術(shù)進(jìn)行維修時(shí)，應(yīng)對(duì)線路、變壓器、變電箱等檢測對(duì)象進(jìn)行識(shí)別。在變壓器維修過程中，維修人員可以通過紅外測溫技術(shù)，對(duì)正常工作的變壓器進(jìn)行測量，并將其作為采樣，與樣品進(jìn)行比較，若有較大差異，說明變壓器正常工作，但若有較大差異，則表示變壓器存在故障，如電阻過大、金屬結(jié)構(gòu)腐蝕等。紅外線測溫技術(shù)在變電站日常維護(hù)維護(hù)中已有了一些成果，得到了廣泛的認(rèn)同。

6 結(jié) 論

通過對(duì)紅外測溫技術(shù)進(jìn)行分析，將其用于變電站運(yùn)維時(shí)具有高效、準(zhǔn)確、便利等優(yōu)點(diǎn)。在應(yīng)用紅外測溫技術(shù)時(shí)，需要特別關(guān)注周圍環(huán)境的溫度、負(fù)荷電流、電阻等，必須綜合考慮和分析才能使其在變電站的運(yùn)維中起到關(guān)鍵的作用，更好地保障電網(wǎng)的正常運(yùn)營。