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简述红外测温技术在变电运维中的应用

发表时间：2021/4/13 来源：《基层建设》2020年第32期作者：侯彬

[导读] 摘要：随着人们日益增长的对电能的需求，设备承电的负荷也逐渐变得越来越沉重，相较于变电运维中传统的检测技术，红外测温技术对变电设备的运行情况掌握得很及时并且准确，不仅有效地提高了效率，而且让变电设备变得更加安全与稳定，变电运维现在已经离不开红外测温技术。

        国网山东省电力公司泰安供电公司山东省泰安市 271000
        摘要：随着人们日益增长的对电能的需求，设备承电的负荷也逐渐变得越来越沉重，相较于变电运维中传统的检测技术，红外测温技术对变电设备的运行情况掌握得很及时并且准确，不仅有效地提高了效率，而且让变电设备变得更加安全与稳定，变电运维现在已经离不开红外测温技术。本文研究了变电运维中红外测温技术的应用。
        关键词：红外测温技术；变电运维；应用
        1.红外测温技术浅析
        1.1红外测温的适用场合
        一是电气设备的导流回路（含一次、二次），主要指回路中的触头或接头处。若这些部位存在缺陷或故障，会体现在接触电阻的明显增大上，而根据安培定律，负荷电流一定时，电阻越大所产生的热量必然越大，这样就可通过红外成像仪方便地找到异常点。二是电气设备的绝缘部分。绝缘介质虽然近似不导电，但其在运行电压的作用下，是会产生损耗热量的。而介质一旦呈现劣化趋势，其介损会显著增加，外在表现就是绝缘面的不同部分的温升产生较大梯度。三是含有铁磁材料的设备，如互感器、变压器等。正常情况下，磁回路的铁损呈现均衡弥散，但若出现漏磁、磁饱和或片间短路等异常现象，则会导致局部环流（涡流）发热，即红外辐射在空间分布发生独特变化。四是内部结构为片式的设备，如氧化锌避雷器。片式设备内部异常会导致各片之间的电压分布发生改变，并最终使泄漏电流增大，从而方便被红外测温设备探测到。综上可知，红外测温是基于“热量捕捉”的最基本原理而工作的，因此其适用绝大部分变电设备的发热故障（或隐患）的排查（除了二次设备内部）。
        1.2红外测温的技术优势
        一是使用方便。红外检测仪一般为手持式，体积小、界面友好，且无需其他辅助设施，因此可以随意挪移，从各个角度对相关设备进行检查。二是真正做到不接触、远距离探测，使巡视安全性和巡视效率同时得到提高。三是可借助计算机系统，将一个时间段内的红外图像进行积累、保存，以方便分析、比对和调用。四是为变电设备状态的科学评估提供有说服力的依据，避免状态评估“拍脑袋”。
        1.3红外测温的方法分类
        一是温度判断法。就是通过对设备的温度普测，并结合某些经验阈值，判断设备有无明显发热现象。要点：首先适用那些“热点”不容易聚焦的设备；其次为减少日照干扰，并保证设备有较大通流，一般可在负荷晚峰时段进行。二是温差比对法。是一种横向比对法，即通过对比两台（或两相）相同设备（一般为电流型）的两个对应测点之间的温差，判断其中有无故障设备或故障相。运用这种方法，可以不需要选择负荷高峰时段来进行，但需“有的放矢”，即要预先确定待检部位，如隔离开关触头、引流线等接触电阻可能会发生变化的地方。
        1.4红外测温的注意问题
        （1）红外测温仪发射率甄选选择正确辐射率，才能使得红外测温设备在进行红外测温工作时避免造成测量误差，才能更准确判断电气接头过热的故障。黄铜镜面是使用手册中所建议的，要在红外测温设备的选取过程中提取0.03左右，一定要按照标准来，当然氧化黄铜也要取0.61至0.59之间，铜丝和氧化变黑的铜都要取0.87至0.88左右，按照使用守则来做必然是好的，若不按照手册胡乱选取红外测温仪的发射设备，那只会让红外测温仪测得到的温度和红外热像仪不符，而且会有很大的出入，这样红外测温设备的发射率选取不好只会误了红外测温设备对电气设备的维护，导致误差过大。（2）密切关注环境对测温的响影。鉴于大气吸收作用，能量衰减时常出现，近地面大气中，水蒸气、二氧化碳都会吸收红外辐射能量的。因此，在室外进行红外测温工作时，应选择在干燥、无雾、相对湿超过75％的环境条件下进行。空气的流动也会加速发热物体表而的散热，因此必须选择在无风或风力很小的天气条件下对电气设备进行测温。（3）缩小测量误差。需要挪开诸如盖板、门和绝缘罩等遮挡射线的东西，挪开遮挡视线的东西的条件是需要保证安全，避免测量误差，温度不能过低（<5℃），湿度也不能过高（<85%），风速不能太大（小于每秒5m），避免现场环境对误差的影响。干扰因素包括太阳光直接进入辐射、有关设备其他背景和部位的辐射，这些都应该减少，阴天、日落没光照的时候、太阳没出来之前应关灯检查，防止阳光的直射造成的不准确结果。

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        2.红外测温技术在变电运维中的应用
        2.1红外测温技术应用于变电站主变散热器缺陷
        变压器运行时要产生热量，这个热量来自于两个方面。一是铁损，就是变压器铁芯中的涡流缺失产生的热量；二是负载电流流经变压器绕组产生的热量，此发热量与电流的平方成正比。这此热量必须要及时散发掉，否则会损坏变压器，因此变压器需要安装散热器，如果散热器发生故障变压器温度就会迅速升高，影响变压器乃至电网的安全。变压器工作中的正常状态应该是：（1）顶部是高温区，温度逐渐向下减弱；（2）套管升高座附近温度最高；（3）本体呈现一个明亮的红外热图像。而判断其是否出现过热故障则应根据以下几条：①检查套管端部接点；②比较三相套管表面温度是否均匀一致，以判断套管内部是否存在缺陷；③散热器表面温度是否均匀，以判断油路的堵塞情况。
        2020年09月01日，某供电公司电气试验人员对辖下110kV变电站进行例行带电测试，通过红外图谱发现散热器存在明显缺陷。通过该红外图像可以判断出该片散热器阀门堵塞或未打开。发现此问题后班组迅速向部门汇报，并加强监视，密切注意观察其缺陷发展，部门迅速向运维及调控中心汇报打算及时利用检修计划对缺陷进行处理，最终通过处理发现变压器故障散热片阀门未打开，通过打开阀门，散热器内部油循环正常，变压器恢复正常运行状态。
        本次红外测温，发现重大设备隐患一起，通过及时处理，避免了一起重大设备事故的发生，为保证我局电网的安全运行起到了积极的作用。通过此次发现散热器缺陷的过程可以发现红外成像检测技术具有以下优点：（1）远离被检测设备，保证人身安全；（2）非接触式测温，不影响设备原来的运行状态；（3）大面积快速扫描检测，节省时间；（4）测温范围宽，精度高；（5）检测到位，能准确地发现设备的缺陷。红外成像检测技术已成为开展电力设备状态检测的重要手段。
        2.2红外测温技术应用于变电站刀闸温度过高
        2020年01月08日18：50，对某变电站设备进行夜间红外线测温工作时，发现某开关1刀闸A相刀闸底部导电回路温度达到129℃，B相-13℃，C相-13℃，环境温度为-15℃。当时该开关有功为290MW，电流为300A。依据国家电网公司印发《输变电一次设备缺陷分类标准（试行）》的通知，根据DL/T664-2008《带电设备红外诊断应用导则》附录A表A.1发热诊断依据：热图像的热点温度≥110℃或δ≥95%，定义为危急缺陷。
        本次发现隔离开关过热，满足温升大于10℃的要求，可以使用相对温差法计算。
        δ=（T1-T2）/（T1-T0）×100%=（129+13）/（129+15）×100%=98.61%
        热图像的热点温度≥110℃或δ≥95%，定性为危急缺陷。
        当即将此情况汇报分部相关领导及生产调度，并根据相关领导要求，对该开关1刀闸进行跟踪测温。并及时将此情况汇报给分部相关人员，经相关领导与厂家研究决定请停更换刀闸，01月17日07点40分联系调度将该线路停电，该开关及该开关1刀闸由运行转为检修。检修人员与高压试验人员现场对该开关1刀闸A相进行接触电阻试验，试验测得接触电阻为2762微欧，远远大于该刀闸技术参数3.7条规定：隔离开关主回路（从动触头处的接线板至静触头接线板）电阻，不大于130微欧（厂家要求不高于140微欧），随即对该开关1刀闸A相进行更换，同时对B、C相加装引流线，进行完善化处理。18点55分该线路恢复送电，现刀闸运行正常。依据事故调查规程相关条款释义，刀闸长期过热，容易造成刀闸烧损，造成七级设备事件。
        3.结束语
        红外测温技术技术通过非接触的方式，对变电站的电气设备进行无损检测，不仅节省了人力成本和提高了检测的精度，还确保了运维人员的人身安全，让运维人员能够及时发现电气设备故障，从而确保电气设备处于安全、正常的运行状况下，大大提高了变电站的运行管理水平。
        参考文献：
        [1]王瑾瑜.红外测温技术在变电运维中的应用研究[J].企业技术开发，2020，3506：37-38.
        [2]黄国强.红外线测温枪在电气设备维护中的应用[J].黑龙江科技信息，2020（09）：55-56.