浅谈红外检测技术在变电站的应用

浅谈红外检测技术在变电站的应用

孟祥辉

吉林电力股份有限公司长春热电分公司 吉林长春 130600

摘要:当前变电站正朝着智能化不断发展，各种高新产品也在变电站中得到不断运用，对作为变电站设备温度这一关键参数测量的红外检测诊断技术也得到了蓬勃的发展。现变电站内设备大多数故障发生都伴随着早期的温度升高现象，因此及时准确的掌握设备运行温度对于预防电气设备事故以及提高系统运行安全性都有非常重要的意义。红外检测诊断技术对电气设备的早期故障缺陷能做出可靠的预测，尤其是在220kV变电站一些高压设备隐蔽或发展中的缺陷无法直接发现，但可通过红外测温技术及时发现并准确的处理。

关键词：电气设备；红外测温；热故障；变电站

1 红外测温在变电站中的应用优势

在变电站中使用红外测温技术具有明显的优势，其具体可表现为三个方面：第一，有较高的诊断效率。在对变电站中的设备进行测温时，其采用的为扫描方式，让诊断效率得到了明显提升；第二，和设备之间非直接接触关系。在利用红外诊断技术时，表面发出的红外辐射只要不被阻挡，就可以实现有距离监测目的，如果外部缺陷是电流致热型缺陷，该缺陷可以被红外测温仪直接检测出；第三，后期分析可行性。测温图片具有数字化特点，运用红外诊断技术，通过计算机上的相关软件可以完成红外测温图片的分析工作，对停电检修具有帮助作用。

2 红外测温的检测原理及特点

在自然界中，任何温度超过绝对零度的物体都会发出红外线，红外线自物体发出后以光速在周围介质中传输，红外测温仪的前端透镜可以收集到物体发出的红外线并汇集到透镜后面的红外传感器中，传感器根据红外光线的能量将能量信号转化为电压信号，通过对比内部设定的电压温度比曲线，得出物体的实际温度值，通过显示屏将温度显示在仪表盘上，供测试者观看记录。红外测温仪的原理就是利用了红外线传感技术，通过该技术测得的温度准确性非常高。

3 红外测温的环境影响及注意事项

3.1由于红外在传输的过程中会由于大气的吸收作用有一定的衰减，因此，在进行红外检测工作时，应选择在相对湿度不大于75%且天气晴朗的环境下进行。

3.2在阳光直射或强烈灯光照射下，由于光线的反射与红外测温设备的波长部分存在重叠区域，会影响红外测温仪的检测结果，造成测量误差。因此，红外检测工作应选择在夜晚或阴天的环境下进行，在白天要避免阳光直接照射。

3.3当进行户外检测时，空气的流动会影响设备表面的散热，缺陷设备的热量会被风力加速散发，物体表面的温度不足以说明设备的发热情况，因此应尽量选择在无风或风力较弱的天气下进行红外测温。

3.4部分故障设备的过热情况随着设备负荷的增大而增大。因此，在红外测温时，应详细记录被测设备的负荷情况，尤其是在设备负荷高峰的情况下更能反映设备是否具有缺陷。

4 红外测温的诊断方法

4.1表面温度判断法

根据测得设备表面温度值，对照有关电力设备检测规范的相关规定，结合设备部位、材料、环境条件、负荷大小等条件，可以确定一部分电流致热型设备的缺陷，进而判断设备运行状态。

4.2相对温差判断法

电力设备在正常运行时都会发出一定热量，而这种热量按照设计要求是允许的。若用红外测温仪对运行设备进行检测时发现讯在异常温度点，应对温度异常的部位进行重点检测，测出异常点的温度。为了判断是否为故障，可将异常点温度与正常运行时的温度进行对比，同时考虑周围环境条件的影响，最后根据设备的相对温差及是否超出规定值来确定设备故障与否。

4.3同类比较法

在同一电气设备间隔中，当三相电流对称和三相（或两相）设备相同时，比较三相（或两相）电流致热型设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。若三相设备同时出现异常，可与同回路的同类设备进行比较。当三相负荷电流不对称时，应考虑负荷电流的影响。

4.4热谱图分析法

利用红外测温仪的计算机分析软件，对检测结果通过热谱图进行分析，对照规程标准及正常状态下的热谱图来判断设备是否正常。

4.5运行负荷分析法

变电站内设备运行时的温度和运行负荷有着直接关系，电流越大，持续时间越长，设备累积的温度就越高。当检测时，发现设备某个部件出现温度异常，这时要检查运行负荷的大小，来判断设备是否会出现故障。若负荷很大，而发热部件的温度又不是很高，则不会发生故障。反之，若检测时负荷很小，设备部件已发热，那么当负荷增加时，发热部件的温度就会急剧上升，从而导致故障的发生。所以在测试时，要注意设备运行的负荷大小，然后再判断设备可能出现的故障。

5 典型应用案例分析

近些年来，长春热电公司在对所管辖的变电站进行测温时，发现了一些电流致热型缺陷，总结如下：

5.1案例一：2020年11月23日对长春热电公司220kV一次变电站设备进行红外测温时检测发现一号主变220kV侧电流互感器A相及B相一次接线板连接螺栓发热。发热部位A相为5.4℃；B相为13.8℃；（图1-1）；C相仅为-4.3℃；环境温度为-7℃。一号机组负荷280MW，电流712A。其中发热最为严重的B相（图1-2）对比同位置设备最大相间温差18.1K；相对温差87.0%。依据相对温差判断法，按照同位置最大相间温差认定B相为一般电流致热型缺陷，A相为异常缺陷。分析原因为接线板表面接触不良引起螺栓导流发热。

5.2案例二：2020年12月05日对长春热电公司220kV一次变电站设备进行红外测温时检测发现220kV热净乙线9052断路器C相顶部基座与一次接线板位置接触不良发热。发热部位C相为14.2℃（图1-3），其余两相均为-5℃，环境温度为-7℃。热净乙线负荷250MW，电流629A。依据相对温差判断法，按照同位置最大相间温差认定热净乙线9052断路器C相为一般电流致热型缺陷。分析原因为顶部基座与接线板接触不良导致导流发热，同时将热量传导至外部金具。

图1-1 图1-2 图1-3

处理方法：将一次接线板固定螺栓拆下，检查接线板接触面，用细砂纸打磨附着在接触面的氧化层，打磨时防止用力过大破坏镀层。打磨完毕后在接触面涂抹一层2mm的导电硅脂增加导电率。

由上述案例可以看出，红外测温能够有效的诊断出变电站设备存在的缺陷，因此在日常工作中，我们要注重变电站设备的测温，同时还应做好红外热成像图的历史记录，以便进行对比和跟踪。

结束语：

红外测温是一种快速、有效的技术，能够有效的发现设备存在的缺陷，是计划性检修过渡到状态性检修的一个重要手段。在红外测温技术工作开展以来，为多次发现电气设备导体接触不良提供了有力的检修依据，取得了一定的应用效果。但是由于测温技术发展水平的限制，还不能对变电站内所有设备进行故障诊断，特别是对内部故障的诊断，因此，在日常工作中，我们还需要结合各种技术手段和积累相关经验，从多方面进行故障的定位和判断。