淺談電力電纜紅外診斷技術(shù)

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了電力紅外診斷技術(shù)的原理、特點(diǎn)、及其重要性。在簡(jiǎn)述電纜發(fā)熱分類(lèi)的基礎(chǔ)上，從電纜本體和附件兩方面歸納了引起電纜過(guò)熱、而最終可能會(huì)導(dǎo)致故障的原因。

關(guān)鍵詞：紅外診斷 監(jiān)測(cè) 電纜運(yùn)行 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1 電力紅外診斷技術(shù)

1.1 基本原理

電力紅外診斷就是指通過(guò)儀器設(shè)備，完成對(duì)帶電設(shè)備溫度測(cè)量、分析、判斷的整個(gè)過(guò)程。以紅外熱像儀為例：在自然界中，任何物體只要它的溫度高于絕對(duì)零度（-273℃），就會(huì)不斷地向外輻射出紅外線。且物體溫度越高，輻射的紅外線能量越強(qiáng)。紅外熱像儀探測(cè)的就是運(yùn)行中電力設(shè)備向外發(fā)射出的紅外能量。一旦被測(cè)設(shè)備本身存有缺陷，那么其相應(yīng)部位的溫度場(chǎng)會(huì)發(fā)生溫度變化。而這一變化就會(huì)被紅外熱像儀精準(zhǔn)地捕捉到，并通過(guò)信號(hào)形式的轉(zhuǎn)換，最終在終端顯示器上顯現(xiàn)出：缺陷設(shè)備表面溫度分布的熱圖像、精確的局部溫度測(cè)量值，從而揭示缺陷設(shè)備不可見(jiàn)的異常狀態(tài)，為后期的缺陷判定、消除提供技術(shù)依據(jù)。

1.2 電力紅外診斷的重要性

不同的設(shè)備或者是同一設(shè)備的不同部位，往往發(fā)生故障時(shí)的表現(xiàn)特征卻不盡相同，比如有：聲響異常、氣味異常、形狀變形等等。而在這其中，溫度異常可以說(shuō)是各種電力設(shè)備故障中最常見(jiàn)的特征之一。而紅外測(cè)溫和診斷技術(shù)就是能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)到這種異常溫度的有效途徑之一。從最初引入到如今的廣為應(yīng)用，諸多實(shí)踐證明：紅外測(cè)溫與診斷在電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及故障預(yù)測(cè)診斷等方面發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用。

電氣設(shè)備過(guò)熱故障模式可分為：短路故障、雷電入侵、過(guò)載、內(nèi)部絕緣損壞、導(dǎo)電回路接頭故障等。過(guò)熱故障一旦發(fā)生，會(huì)造成導(dǎo)體發(fā)熱、燒斷，設(shè)備損壞、甚至被迫停運(yùn)。這些往往會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。而紅外診斷就能及早發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備明顯的、隱蔽的功能性過(guò)熱故障，把多重風(fēng)險(xiǎn)降低；它能提前檢出故障信息，使運(yùn)行維護(hù)始終處于主動(dòng)，并降低成本；它可以在運(yùn)行狀態(tài)下同步監(jiān)視設(shè)備狀況，識(shí)別和分析設(shè)備的缺陷及發(fā)展情況，從而擇優(yōu)采取消缺排故的措施，調(diào)整確定檢修期限，使運(yùn)維工作留有裕度，這就是紅外診斷所具備的技術(shù)指導(dǎo)優(yōu)勢(shì)。

1.3 電力紅外診斷的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)測(cè)溫方式相比，紅外監(jiān)測(cè)和診斷可以做到：保持一定距離、不接觸、不停電、不解體、不取樣，做到省時(shí)、省力，降低電氣設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

紅外監(jiān)測(cè)適用面廣、靈敏度高，且儀器設(shè)備操作方便，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

紅外監(jiān)測(cè)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)大面積快速掃描成像，且熱圖像清晰、直觀，能夠形象地顯現(xiàn)出設(shè)備過(guò)熱缺陷的狀態(tài)。

紅外監(jiān)測(cè)設(shè)備還可以進(jìn)行精準(zhǔn)的局部溫度測(cè)量、顯示。

能夠進(jìn)行圖像資料存儲(chǔ)，易于使用計(jì)算機(jī)分析，確定設(shè)備故障屬性、部位、程度，進(jìn)行定量診斷。

2 電纜紅外診斷的應(yīng)用

2.1電纜發(fā)熱分類(lèi)

電阻損耗增大引起的發(fā)熱，屬于電流效應(yīng)引起的發(fā)熱。一般因?qū)щ娀芈返慕宇^、連接件接觸不良，造成接觸電阻增大引起發(fā)熱。

其發(fā)熱功率為： 式中：P為發(fā)熱功率、I為電流、R為接觸電阻。

介質(zhì)損耗增大引起的發(fā)熱，屬于電壓效應(yīng)引起的發(fā)熱。一般因絕緣介質(zhì)的劣化、老化、受潮等因素，引起介質(zhì)損耗增大而發(fā)熱。

其發(fā)熱功率為：

式中：P為發(fā)熱功率、U為電壓、C是介質(zhì)兩端的等值電容、是交變電壓角頻率、是介質(zhì)損耗角正切值。

2.2 引起電纜過(guò)熱的具體成因分析

據(jù)資料顯示：電纜附件（中間接頭、終端），由于所處結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性引起電場(chǎng)分布的畸變，故必須采用較復(fù)雜構(gòu)造和多種材料，從而使其成為電纜線路中絕緣結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱、容易發(fā)生運(yùn)行故障的部分。其次，電纜在制造、敷設(shè)施工、運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、過(guò)負(fù)荷運(yùn)行及外力破壞等問(wèn)題，這些也是導(dǎo)致電纜本體發(fā)生運(yùn)行故障的直接原因。以下就電纜本體、附件這兩方面，簡(jiǎn)單歸納一下導(dǎo)致電纜過(guò)熱缺陷的成因：

2.2.1電纜本體

先天性生產(chǎn)缺陷。雖然技術(shù)在不斷發(fā)展，但是在生產(chǎn)過(guò)程中還是會(huì)由于種種原因使得電纜本體存在一定的制造缺陷，如：絕緣層、內(nèi)外半導(dǎo)體屏蔽層的偏心度超標(biāo)，導(dǎo)致介質(zhì)內(nèi)部電場(chǎng)分布畸變而引發(fā)電—熱擊穿等。

過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。電纜作為一種載流設(shè)備，在電網(wǎng)中起著傳輸和分配電能的作用。在運(yùn)行過(guò)程中，如果長(zhǎng)時(shí)間承載過(guò)負(fù)荷，將使纜芯導(dǎo)體過(guò)熱，溫度超過(guò)允許值，會(huì)加速絕緣老化，最終發(fā)生擊穿。

散熱不良。安裝于電纜密集區(qū)、電纜溝、電纜隧道等通風(fēng)不良處的電纜，穿在干燥管中的電纜以及電纜與熱力管道接近的部分，都會(huì)因過(guò)熱問(wèn)題而使絕緣層加速損壞，最終造成熱擊穿。

2.2.2電纜附件

設(shè)計(jì)不夠周密。電場(chǎng)分布考慮不合理、機(jī)械強(qiáng)度和裕度不夠等是設(shè)計(jì)的主要弊病；電纜附件存在技術(shù)問(wèn)題，往往會(huì)為今后電纜的長(zhǎng)期運(yùn)行預(yù)埋隱患。

選用材料不當(dāng)或材料缺陷。如：電纜本體在運(yùn)行過(guò)程中因負(fù)荷變化、環(huán)境溫度的變化而熱脹冷縮，電纜附件和電纜XLPE絕緣層之間界面熱脹冷縮形成呼吸效應(yīng)，特別是熱縮式附件若不能隨之彈性變形而喪失密封作用，容易導(dǎo)致潮氣入侵，造成固體絕緣介質(zhì)沿面放電，最終擊穿等。

現(xiàn)場(chǎng)制作安裝不符合工藝要求。由于電纜附件一般是現(xiàn)場(chǎng)制作安裝的，往往會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和天氣條件、使用工器具、以及人員素質(zhì)的限制和影響，從而使附件的制作安裝不能夠達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)、甚至可能是施工質(zhì)量不良，造成附件處絕緣水平較低。如：中間接頭壓接不夠緊密，長(zhǎng)期運(yùn)行使接觸電阻增大而引起發(fā)熱；線芯彎曲過(guò)度；鉛封不嚴(yán)等。

環(huán)境條件影響。如：長(zhǎng)期裸露于大氣環(huán)境中的戶外終端，因受風(fēng)、雨、雪、霧、有害氣體和腐蝕性塵埃等的影響會(huì)造成連接點(diǎn)表面氧化，使接觸電阻增大而引起發(fā)熱等。

2.3 紅外監(jiān)測(cè)和診斷的應(yīng)用

在電纜的日常運(yùn)維管理中，定期對(duì)電纜系統(tǒng)要害部位和易發(fā)生故障部位進(jìn)行紅外檢測(cè)和診斷，通過(guò)檢測(cè)到熱缺陷，能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中電纜的事故隱患和故障先兆，能及時(shí)擇優(yōu)采取合理、可靠的處理措施，從而降低電纜故障率，提高電纜運(yùn)行的安全性、可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)預(yù)防措施，以防范為主，是降低電纜故障率最有效的方式。因此，在日常運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)電纜線路的監(jiān)測(cè)，及時(shí)在故障發(fā)生前消除缺陷，可以減少電纜故障的發(fā)生。而通過(guò)整理、保存好電纜運(yùn)行中熱缺陷的診斷資料（測(cè)溫記錄、紅外熱像等），亦將有助于運(yùn)維人員今后的查詢、缺陷監(jiān)督、運(yùn)行巡視方案的制訂和其他運(yùn)維措施的開(kāi)展。

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