配电网红外成像测温实际应用

刘同勇

摘要：在城市的发展中，处处离不开电能的需求，电力企业的重要性不言而喻。近年来，随着工业用电和居民用电规模日益增大，变电设施的规模在不断提升，变电设备故障也日益频繁，影响电网系统的正常运行。而红外测温技术在故障检测中有着较强的优势，可以快速准确地发现变电设备中存在的缺陷，提高变电运行的安全系数和工作效率。基于此，概述了红外测温方法及影响因素，详细论述了红外测温技术在变电运行中的应用，以提高变电设施故障检测效率，确保变电运行的可靠性和安全性。

关键词：配电网；红外成像；测温；应用

引言

温度监测是电力设备最主要的检测手段之一，与电压检测和电流检测相辅相成。温度的变化往往代表设备的运行情况，温度的突然升高或降低一般表示设备发生了故障，利用红外温差比较法评定温度故障情况，根据设备可以承受的最大温度为依据进行判定，比较适合在电流致热型设备中使用。特别针对于电气设备的红外成像技术，己经越来越广泛地被发电企业所应用。高质量的红外成像测量、记录与分析可为电气设备的状态检修工作提供重要的信息来源，并为提前发现设备的劣化趋势及存在缺陷的部位提供崭新的技术思路。本文介绍了电厂的红外成像监测应用。

1配电网中主要热故障分类

根据配电网运行中积累的数据和实例分析来看，虽然出现的热故障多种多样，但一般可归纳为以下几类：一是电流型热故障和电压型热故障，主要表现为变压器、电压互感器铁芯等电磁造成过热；二是机械运动过热，主要表现为用户侧电动机类旋转设备运行造成过热；三是电缆头发热，主要表现为电缆头制作、接线施工工艺和连接点接触电阻过大造成；四是综合型热故障，既有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引起发热的设备。

2影响因素

影响红外测温结果的因素是多方面的，主要体现在3个方面:①设备负荷。当变电设备高负荷运行时，会导致设备温度偏高，而采用红外探测设备会根据探测温度发出警报，影响探测结果。②周边温度。外界温度对红外探测的结果影响较大。当在夏季高温环境下，变电设备会吸附外界热量，使变电设备温度高于正常值，导致红外探测设备结果出现误差;当在冬季低温环境下，外界冷空气会降低变电设备的温度，导致红外探测设备无法诊断出设备的异常。③红外探测设备性能。探测结果的准确性是由设备的性能和质量决定的，设备性能越好，诊断的结果越精确，而红外探测设备的使用时间、存放环境等都可能会影响设备的性能。

3红外测温技术在配电网应用中的优点

红外测温技术在电力设备异常诊断中的成功应用，为维修方式的转变提供了极良好的手段。近年来电力设备的维修正向预知性维修变化，依据每个设备的工作状况进行定期的监测，根据其劣化和损害程度来计划维修；实现了这种预知维修，设备才会获得更高的可靠性，并能减少维修的人力物力。由于红外热像检测取得了良好的效果，有效地发现了设备的弱点，现在热成像检测已成为维修工作的一大特点。工业中的电力设备故障，其25%是由于连接松动引起的。因为大量的电气接头和连接件由于磨损、腐蚀、胜污、氧化、材料不合格、工艺设计等方面的问题都可造成过热。任何电力设备很少事先没有征兆就发生故障的，任何电力设备，不管维护得多么好，都会在每次检查时发现些新问题。一旦设备有一处开始发热，若不予以维修，那它发生故障仅仅是个时间早晚的问题。

红外测温采用非接触性测量，测量时可距被测设备几米甚至几十米，因此对工作人员十分安全；不需设备停电，它可以在设备正常运行的情况下直接测量，特别是高电压设备，减少了倒闸操作，实现在线监测；易于进行计算机分析、实施状态性检修；还可以利用远红外软件进行分析比较，做出可靠的判断，所测出的精确度也是一般仪器所达不到的。

通过红外检测诊断，可预防设备的电气和机械事故及灾难性火灾，改变维修管理体制，使其从预防性的，甚至是紧急状态下的抢修变成为预知性维修。红外测温技术可称为设备管理工作的眼睛，它使电气维修走出了盲目的时代。

4配电网红外成像测温实际应用

4.1在金属线夹发热故障检测中的应用

线夹在经过长期氧化反应后，线夹的接触电阻增大造成局部电流发热，导致线夹温度出现异常，对变电运行产生较大的威胁。在某220kV变电站，运行人员使用红外测温仪开展红外测温中，根据测温图谱分析，A、B、C相线夹温度分别为24.0℃、23．8℃、32℃，明显发现C相处温度高于其他两处温度约8℃，发热现象更为明显。通过停电检测，发现C相线夹接线板螺丝锈蚀情况严重，通过使用电阻测试仪，发现C相电阻明显高于其他两处，由此确定该发热现象是由线夹连接板接触电阻增大造成局部电流发热而引起的。对此情况，对线夹接线板螺丝进行打磨处理，并更换导电膏，对设备进行红外测温复测发现，设备运行正常。

4.2在电力电缆检测中的实际应用

电力电缆在日常运行中多因电缆接头松动，造成电缆接头接触面过大，电缆接头接触电阻阻值偏高，导致电缆与电气设备联接处发热。不仅如此，红外成像技术清晰直观地分析出了电气设备发热故障点的具体位置，避免设备维护中只凭个人经验盲目进行检修的现象出现，象在红外成像检测中发现接触器A相上口发热，根据图像分析，温度最高的部位既不在接触器自身，也不在电缆与设备的联接处，因此，可判断电缆接头在制作过程中存在工艺缺陷。

4.3在隔离开关发热故障检测中的应用

隔离开关是较为常见的变电设备，直接暴露在空气中，在长时间与空气接触中容易发生氧化，且经过长期频繁使用，隔离开关会受到一定的磨损，形成电阻，且随着电阻的增大，隔离开关发热现象越明显，严重影响了变电运行的安全性。红外测温技术能够对隔离开关运行状况进行准确检测。例如在某220kV变电站隔离开关过热故障处理案例中，变电站日常巡视进行定期红外测温，运行人员发现隔离开关A相温度异常，通过测温图谱比较分析发现:A相最高温度为110℃，B、C相温度为54℃，环境温度为32℃，其中动静触头结合处温度最高，初步可判断为触头接触不良引发的发热故障。通过停电检修，发现触头表面氧化情况十分严重，导致触头电阻增大，进而引发隔离开关发热。对此情况，应及时清理触头锈蚀部分，严重时进行更换，通过红外测温复测，设备恢复正常运行。

4.4电机类检测中的实际应用

在日常检测时，发电机的集电环和碳刷之间温度过高（最高温度133℃）、温差偏大，经检查判断为刷握的卡簧松动造成发电机集电环与碳刷之间接触不良，导致发电机的励磁电流不平衡，集电环上附着的氧化层过热，碳刷过度磨损。

此外，电机在运行中发热偏多，象过载、轴承因润滑脂问题温度过高、风扇异常等极易导致温度过高的缺陷。象通过红外成像检测电机本体最高温度117℃，环境温度27.6℃，轴承温度正常，电机风扇正常运行，测量电机的运行电流高于额定值，因此需更换与机务相匹配的大容量电机。

结语

随着对配电网供电可靠性要求的提高,传统的设备缺陷巡视方法已经不能满足可靠性标准要求。在配电线路中由于致热导致的内部缺陷,采用一般的巡视很难发现。红外成像技术作为一项在发电厂、变电站设备检修中应用已相对成熟的方法,同样适用于配电网设备的缺陷检测,因此为保证电力生产安全高效运行,把红外成像技术应用到配电网设备的日常巡视中,可以提高运行经济效益,降低维修成本,为电网的稳定运行提供保障。

参考文献

[1]倪瑞龙，梅挺毅.发电设备点检定修管理[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]孙春顺.电气设备检修[M].北京：中国电力出版社，2009.

[3]吴继平，李跃年.红外热成像仪应用于电力设备故障诊断[J].电力设备，2006（9）：38-41.