红外热成像仪在变电运维工作中的应用

红外热成像仪在变电运维工作中的应用

方薇

岳阳供电公司变电检修公司 湖南省 岳阳市 414000

摘要：作为电力系统的关键环节，变电站的安全运行尤为重要。变电站内的电力设备因异常热效应而引发的多种故障和异常现象是影响设备安全运行的重要原因，因此，及时、准确地判断电力设备的运行温度是保障电力设备可靠运行的重要条件。在变电站应用红外热成像仪可以及时发现电力设备的热异常缺陷，特别是内部缺陷，使设备故障得到及时的消除，从而避免电力系统事故的发生 ；应用红外热成像仪对运行设备进行连续跟踪，配合分析软件，可以有效、精确分析对象的热变化和缺陷发展程度，为分析变电站设备运行情况提供准确依据。

关键词：红外热成像仪；变电运维；应用

1 红外热成像仪的工作原理及特点

我们周围的物体，只有在温度高达1000℃以上才能发出可见光，而温度在绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线，由此可见红外线是自然界中普遍存在的辐射。红外线是一种电磁波，在太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm，所以人眼是无法看到的。红外热成像仪具有测温迅速、稳定、可靠、分辨率高、直观、不受电磁干扰等优点，通过光电转换、信号处理等手段将目标物体的温度分布热图像转换成视频图像。在视频图像中，最亮的部分就是物体温度最高的部分，通过相关分析我们可以找出异常发热点，起到对设备的监测和维护作用。

2 红外热成像仪在变电运维工作中的应用与效果

众所周知，任何事故都不是突发的，都有一个或多或少地变化过程。电气元件也一样，随着运行年龄的增长，逐年饱受外界大气腐蚀，内部材料老化，人员操作磨损等因素，造成接触电阻增加，致使元件温度升高。以下为红外热成像仪的一些应用：

2.1 变压器。高、中、低压套管及接头；箱体、散热器和导管。变压器油枕，可以观察油枕中的油位是否正常。

2.2 高压电抗器整体。其外部部件与主变压器相似，类似与主变的检测。

2.3 避雷器元件。最常见的是内部进水受潮。

2.4 电容器。是否因介质损耗增大、内部放电和缺油发热等。

2.5 断路器。接触不良引起的导流体过热、绝缘瓷套内部受潮等。

2.6 绝缘子串。瓷质裂纹、污积、低值和零值造成绝缘子串出现的故障。

2.7 互感器。绝缘故障、铁心故障、内连接故障和缺油。

2.8 电力电缆和导线。接头接触不良、局部绝缘故障、电缆出线套管故障等。

2.9 隔离开关。瓷柱表面污积、瓷柱裂缝、绝缘劣化和接触不良。

2.10 二次端子箱内接线排。接头、端子螺栓是否拧紧引起发热。

2.11 设备箱内的加热器。检测加热器是否正常工作的简便方法。如图3

红外热成像仪用处很多，可以非常方便运行人员在巡视设备中发现各种缺陷。以上种种优点，使得红外热成像仪在保供电、重大节假日、迎峰度夏、迎峰度冬期间对保证安全可靠供电起到了非常积极的作用。

3.红外热像仪在变电站巡视检查中的应用案例

红外成像仪能很清楚地显示设备的温度场，对设备的整体发热情况作很直观的观察，对同一设备的不同点温度的异常也能很快发现，具有稳定、可靠、测温迅速、分辨率高、直观、不受电磁干扰以及信息采集、存储、处理和分析方便等优点。某变电站运维工区在平时的巡视维护中，广泛依托“FLUKE、TESTO、FLIR”等品牌红外热像仪对变电一、二次设备进行测温，多次发现设备温度缺陷，由于提前预知，大大降低了设备的损坏率，有效保证设备安全可靠运行，为迎峰度夏和重大节假日期间保证供电起到了很大的作用。

下面结合我们的实践，选取一些典型案例，对利用红外热像仪提高运行人员的巡视效果和缺陷分析能力作一下介绍。

3.1 设备接点发热

设备接点发热的原因主要是接触电阻变大造成的。设备接点或电缆接头发热会造成绝缘烧毁、着火甚至断线，不但造成大量的电能损失，而且会严重影响电气设备的正常运行，轻则设备工作电流增大，影响寿命，重则突然中断供电，还会酿成火灾和触电事故等，造成难以估量的损失。

案例1：在110kV变电站进行红外成像测温时，发现110kV线路开关A相-1刀闸侧接线线夹发热99.7℃，按照《导则》规定，属于严重缺陷。处理时发现C相接线板（接头）接触面氧化较严重，对线夹和导线进行打磨处理，并更换了压接螺栓。

案例2：在220kV变电站进行红外成像测温时，发现#2主变110kV侧A相套管将军帽上端发热79.1℃。处理时发现A相套管将军帽密封头松动，有氧化现象，造成接触不良，处理时在密封头内加装铜丝，并将接触面处打磨处理后重新进行紧固压接。

案例3：在110kV变电站进行红外成像测温时，发现#2主变35kV侧302-1刀闸C相刀闸口发热（图3），A相：32.8℃，B相：33.6℃，C相：122.0℃，I=600A，环境温度：2℃，湿度：22%，相对温差：74.3%，相间差值：23K。按《导则》规定，属于危急缺陷，立即停电处理，检查发现刀闸触头及触指表面氧化较严重，触指弹簧有松动，对触头进行了打磨处理，并对弹簧进行了调整。

案例4：在110kV变电站进行红外成像测温时，发现35kV线路3刀闸A相线路侧线夹有一个压接螺栓发热74.6℃，处理时发现该压接螺栓氧化较严重，螺栓弹簧垫片失去弹性，对线夹进行打磨处理，并更换了压接螺栓。

3.2 导线热故障

导线发热分为两种情况，一种是通电导线中电子的运动受到阻碍，产生热量，其发热程度与下列因素有关：导线的材料、截面积、长度、传输电压、电流、频率、距离及导线周围的环境温度。另一种是导线受损造成局部电阻变大，在同样电流通过的情况下产生热量比较正常导线高；造成导线局部发热的原因包括：导线受损断股，氧化老化造成电阻增大等。
案例5：在220kV变电站进行红外成像测温时，发现220kV线路3刀闸C相线路侧引下线导线有一点发热79.4℃，处理时发现该引下线导线断了一股，导线有轻微松动，造成电阻增大引起发热。

3.3 二次设备发热

二次设备发热与高压侧发热的起因基本是一样的，主要包括：连接点压接不牢，负荷过大，设备老化等。二次设备发热同样对变电站的正常运行有着巨大的安全威胁，排除二次发热同样对变电站的安全运行有着重要作用。
案例6：在220kV变电站进行红外成像测温时，发现220kV保护室直流屏Ⅰ一接触器发热99.7℃（，处理时发现接触器内部接点松动，接触不良引起发热，对该接触器进行了更换。
案例7：在110kV变电站进行红外成像测温时，发现保护室低压配电屏Ⅱ零线铜排一压接点温度偏高，压接处51.5℃，检查发现该压接螺栓未压紧，接触不良，对该螺栓进行紧固后测温正常。

3.4总结

用红外热成像技术进行设备接头发热等外部陷检测已十分成熟，判据准确。但对于设备内部缺陷的诊断还存在一定的难度，根据我们在现场大量的红外检测工作经验，我们建议在进行红外检测工作时必须依据红外导则的要求，灵活运用各种适合的分析诊断方法，同时结合具体设备的工况、内部结构进行综合分析诊断，必要时还需进行停电下的电气性能试验来辅助分析缺陷，特别对电压互感器、电流互感器、避雷器、耦合电容器等电压致热型设备，2℃左右的微小温差决不能忽视，这样才能准确分析、诊断出设备的内部热缺陷。

4.结语

综上所述，科技的迅速发展，使得红外测温技术在变电运维工作中的运用越来越成熟。作为一项带电检测技术，红外测温技术在电网检测和维护过程中正发挥着越来越重要的作用，其在缺陷预知、状态检修、故障排查、监控工作等方面有着很高的实用性。在变电运维工作中引进红外测温技术，能够使得运维人员精准地发现设备运行过程中出现的异常和缺陷，不仅提高了工作效率、经济效益，还保证了电网的安全可靠运行。

参考文献

[1]鲁星星.红外测温技术在变电运维中的应用研究[J].科技风，2018（33）：176.

[2]马宇静.变电运维中红外测温技术的应用研究[J].山东工业技术，2018（22）：214.