电气设备状态检修中红外线检测技术的研究与应用

电气设备状态检修中红外线检测技术的研究与应用

赵丽君张艳王蓓段黎莉

（国网山西省电力公司运城供电公司）

摘要：随着社会的发展和人们安全意识的提高，电力系统对电气设备的安全性提出了更高的要求，红外测温技术可以对电气设备的某些部件进行温度检测。温度异常是电气设备故障的表现，通过比较红外温度测量的数据和电气设备正常运行的数据，可以发现电气设备是否发生故障。红外温度测量技术现在是一种方便的技术，红外测温技术可以快速，准确地发现电器设备运行的缺点，确保电器设备的安全。

关键词：电气设备；红外测温；技术

红外测温技术是电力设备在线检测系统中常用的一种技术，其能够实现电力设备故障早期表现的发现与诊断，从而采取有效的处理措施，避免电力设备由于过热引起的设备故障。通过大量实践证实红外测温技术在于电力设备状态检测中具有较好的应用价值，能够保障电力系统的正常运行，提高电力企业的经济效益，避免供电故障的出现。

1红外测温技术

红外测温技术是一种安全技术，它的技术本质是红外线技术，即对检测设备进行测温，以掌握设备的运行情况的技术，其技术原理是：通常情况下，物质都是由原子和分子构成的，这些原子和分子都是按照一定的排列规则进行排列的，所以说，原子与分子迥异万千的排列形式形成了差异化的物质。而这些物质在物体中都处于高速运转的状态，因而会产生各自不同的热量，这些热量会给外界带来辐射，同时也被称为热辐射现象。而红外测温技术就是对物质辐射出来的热量进行检测的技术。并同时利用电子显影仪将检测出的红外信号转化成为电信号，并得到设备的热像成影图，以便了解和掌握设备的运行情况。并在设备出现问题时，可以根据以往的数据信息和记录，制定适宜的维修方法。

红外测温诊断技术的特点：（1）无损检测。红外监测探测设备和相关部位发热的红外辐射能量无需辅助信号源和装置，不会对检测的设备造成损害，即无损检测。（2）不接触、不停电、不解体。对异常红外辐射和异常温度场来对运行状态下的设备进行故障检测，做到不停电、不影响正常运行，保持设备的安全性。（3）红外诊断使用广泛，效益比较高。红外诊断技术在发电厂、变电站和配电站等电气设备中广泛应用，可实现快速、灵敏和直观设备检测，检测效率高。（4）通过计算机分析实现智能化。红外成像诊断仪配备微机图像分析系统和各种软件可以对检测设备进行分析，可根据红外图像形成的参数进行计算，判断设备故障属性、故障部位和严重程度

2电气设备状态检修中红外线检测技术

2.1隔离开关刀口发热的检测

隔离开关刀口发热的主要原因是由于隔离开关长时间地裸露在空气中，经过一段时间后连接件表面容易被氧化，然后形成氧化膜，最后使得表面电阻和接触电阻增加而发热，因为氧化膜使得电流在通过的时候无法正常的流通，导致了部分的电阻的堆积，从而导致该部位的温度上升；根据变电系统的运行的需要，导致了隔离开关被操作的次数非常多，又加上长期受到机械应力的作用，合闸不到位，使得刀口接触面压力不均衡，造成接触电阻增大，也就增加了其表面的温度；另外，在初期的安装或检修时没有按照要求进行也会造成合闸不到位，这也是发热的原因之一，有了红外测温技术的帮忙就能很好的解决这一问题，我们就可以在隔离开关的刀口的安装之初，就对其进行温度检测，以免日后无察觉的情况下的持续发热所导致的安全事故的发生。

2.2线夹发热的检测

所谓线夹发热，就是变电系统的线路中的导线的接触部位的发热，导线长时间地裸露运行是导致线夹发热的主要原因，弹簧垫片氧化后使得线夹松动，连接不良，不仅不利于电路的调整和操作，也存在一定的安全隐患。接触电阻增大导致发热，同样在安装和检修过程中有漏装或者安装弹簧垫片不符合要求也会造成线夹松动。而红外测温技术会有效的解决这一问题，即在检测的过程中会通过该处的热辐射的异常而提醒相关的操作员该处的接触存在问题。

2.3对变压器进行定期检查

正常运行的电力变压器无法从外部对绕组和铁芯进行在线监测的原因是其绕组和铁芯都浸在油中并安装在变压器油箱内。而对于常用的干式变压器可实现在线监测。其热像特征是以芯柱和线圈为中心的热像图。干式变压器正常运行时，B相芯柱由于磁负荷高且散热性差，温度总比A、C两相高，其热像是一个以B相为中心的热像图。而对于油浸变压器，只有在吊芯下施加一定的空载励磁电压或短路电流进行，此时其绕组与铁芯的热像特征与干式变压器完全一致。

2.4红外测温技术应用需注意的问题

（1）负载电流。电流越大，异常位置的温度越高，两者近似成正比关系；（2）环境温度。负载相同时，异常位置的温升和周围环境温度成正比；（3）红外测温技术并非万能，对变压器内部故障的判断也存在一定的局限性，要充分考虑各方面因素。以环境温度为例，如果检查对象为变电运维系统的室外构件，必须考虑阳光照射造成的温度升高问题，尤其夏季检测和一些光照强烈地区的检测，如新疆等地。这些地区的光照充足，如果检查对象为金属制，温度可能较正常情况升高10-20℃以上，给检测带来困扰，可行办法是改变检测时间，或者记录不同温度条件下设备的热成像状况，作为后续工作的依据。

3电气设备状态检修中红外线检测技术的应用

事例一：对110KV某变电站的一次例行测温中测得5022隔离开关靠母线两相连接线夹发热，A相57K，B相160K，而靠断路器侧对应位置T2为37K，所取环境温度体T0为30.5K（注：这里K指测得的实际温度，测试前设定与摄氏度对等），则经过计算相对温差值为A：75.47%，B：95%，对照表1，B相已处与紧急缺陷范围，应马上处理，可是5022隔离开关系110KVII母侧隔离开关，检修牵涉到110KVII母及502断路器停电转检修，由旁母带502线路，即属于大型操作又影响调度运行方式，很难得到批复，马上处理。这时现场人员经过调查，发现由于某变电站检修，给某一重要客户供电负荷全部转由杨桥变502提供，导致502负荷激增。考虑到这一点，两天后负荷正常时对发热点进行复测，测得数据原发热点A相41.8K，B相54K，T2为39K，所取环境温度体T0为33.7K。经过计算相对温差值为A：34.56%，B：73.89%，，A相已属于正常范围，B相已是一般性缺陷，并不需要马上处理，只需保持监视复测即可。

事例二：110KV某变增加用户，35KV需增加负荷，增加负荷前对该线路间隔进行例行测温时发现开关3刀靠断路器侧B相线夹出口约30cm处导线温度T1为23.8K，正常相T2为20.3K，所取环境温度体T0为20.1K。这在当时并没有引起测试人员的注意，可后来经过计算发现相对温差高达94.59%，这引起作业人员的高度重视。考虑到当时该线路所带负荷很小，经与调度人员申请适当增加负荷进行复测后，明显发现此处导线温度急剧升高并能在成像热谱图上发现明显的灼热亮点。后经过停电检修发现，此处导线内部有断裂痕迹，经更换导线后，温度正常。

事例三：在某地进行红外线测试的工作中，发现该地的某一220kV变电站的变压器的低压侧C相套管以及升高座出现了整体性的发热情况，并经过检测其中最高温度点已经达到了41.0℃，并经过观察发现C相套管的桩头并没有实际的热点，所以可以判断升高座以及套管的热量实际上是由于电力设备的内部导电杆以及绕组接头连接不良而产生的发热。在借助红外成像测温进行跟踪性的测试进一步发现，C相套管的整个温度有着较为明显的增长，其实际温度的最高值可以达到62.0℃。经过对油色谱进行分析，发现整个变压器油的甲烷和乙块呈现出较快的增长趋势。所以结合变压器的运行状态评价标准可以了解到设备存有一定的问题缺陷，进一步对变压器进行直流电阻的测量发现，低压侧的绕组AC、BC的直流电阻超标是非常明显的，其中的最大不平衡度甚至可以达到10.65%，再结合红外成像的检测图谱可以进一步确定问题故障是由于低压侧的套管导电杆下边的接触不良引起的。

4结束语

红外测温技术在变电站中的应用，对变电站电气设备的安全运行是十分必要和实用，采用红外测温技术定期或不定期对电气设备进行检测，可有效预防设备的缺陷。通过对缺陷设备热成像的分析能迅速地找到故障点，可及时对其处理，把事故扼杀在萌芽状态。所以，为了电气设备的安全、稳定、高效运行，应大力提倡红外成像测温技术变电站中的应用。

参考文献：

[1]红外成像测温技术在变电站中的应用[J].钟琼广.电子世界.2013（18）

[2]探讨红外成像测温技术在变电站设备中的应用[J].蒋榆林.电子技术与软件工程.2013（24