紅外測溫技術在電力設備狀態檢修中的應用

劉賀云

(廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

紅外測溫技術在電力設備狀態檢修中的應用

劉賀云

(廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000)

首先闡述了紅外測溫技術的優勢，其次研究了紅外測溫原理及診斷方法，最后結合實例進行了應用分析。結果表明：和傳統的定期檢修相比，利用紅外測溫技術對電力設備進行狀態檢修效果更好，能確保供電穩定性，值得推廣使用。

紅外測溫；電力設備；狀態檢修

0 引言

隨著生產力的快速發展，電網建設的科技含量日益提升，新技術、新裝置得到了廣泛應用，客戶也對供電可靠性和優質服務提出了更高的要求，傳統周期性檢修的固定模式已經難以滿足需求，尋求電力設備檢修的新方法是發展的必然。紅外測溫技術作為先進的檢測手段，對于電力設備運行過程中的過熱狀態能夠及時進行檢測，進而對電氣設備的早期故障作出預測，為設備的狀態評價提供有效依據，因此在電力設備狀態檢修中得到廣泛應用，本文對此進行探討。

1 紅外測溫技術的優勢

和傳統的周期性檢修相比，利用紅外測溫技術對電力設備進行狀態檢修具有以下幾方面的優勢：(1) 紅外測溫技術依靠自身發射的紅外線進行檢測，無需其他設備，因此不會對其他電力設備造成任何影響，即能實現無損檢測；(2) 紅外測溫是對電力設備運行時由于異常而造成的過高溫度引起的紅外輻射進行檢測，因此檢測過程不接觸、不停電、不解體，能確保操作的安全性；(3) 紅外測溫技術使用范圍廣，效益投資比高；(4) 通過相關軟件，能夠對設備紅外圖像的有關參數進行分析計算，進而判斷出電力設備的故障屬性、部位及嚴重程度等。

2 紅外測溫原理及診斷方法

2.1 紅外測溫原理

根據熱輻射理論可知，自然界中所有溫度高于0的物體，都會持續不斷地向外輻射紅外線和能量。根據斯蒂芬—玻爾茲曼定律，輻射能量的計算公式如下：

W=εδAT4

(1)

式中，W、ε、A、T、δ分別表示發熱體的發射功率、黑度、表面積、絕對溫度及玻爾茲曼常數。

根據式(1)可知，若測出發熱體表面的發射功率和紅外輻射能量，就能推導出發熱體表面的溫度。紅外測溫技術正是通過吸收紅外輻射能量，計算出發熱體表面的溫度及溫度場分布，據此判斷設備的發熱情況。

2.2 紅外測溫診斷方法

目前，紅外測溫診斷方法通常包括下述幾種：表面溫度判斷法、相對溫差判斷法、同類比較法、熱譜圖分析法和檔案分析法。

(1) 表面溫度判斷法。根據紅外測溫原理測量出電力設備的表面溫度，對照相關標準，如果表面溫度超過標準值，可根據超標程度、設備的重要性及機械應力等來判斷電力設備的缺陷性質。

(2) 相對溫差判斷法。根據紅外測溫原理測量出電力設備的溫度數值，并根據下式計算設備的相對溫差值，進而判斷出設備的缺陷程度。

δt=(T2-T1)/(T2-T0)×100%

(2)

式中，δt、T2、T1、T0分別表示溫差值、發熱點溫度、正常溫度和參照體溫度。

(3) 同類比較法。同類比較法主要是針對同一電氣回路，若滿足三相電流對稱、三相設備相同的條件，則可對電路中電流致熱型設備對應部位的溫度值進行測量比較，根據結果能夠判斷出設備是否出現異常情況。若三相設備在相同時間內同時表現出溫度異常，此時可和同類設備進行比較；若三相負荷電流不對稱，必須要進一步考慮負荷電流產生的作用。通常情況下，若同類溫差超過規定允許值的30%，就可判斷電力設備出現重大異常。

(4) 熱譜圖分析法。此種分析方法主要是對同類設備在正常情況下和異常情況下的熱譜圖進行對比，根據兩者的對比結果判斷電力設備存在的缺陷。

(5) 檔案分析法。分析電力設備在不同階段的各種溫度數據，例如：溫升、相對溫差和熱譜圖等，根據數據找出電力設備的變化趨勢和速率，將目前數據和歷史數據相對比，根據對比結果判斷設備的異常狀態。

3 紅外測溫檢修實例

筆者以所在單位引入紅外測溫技術對500 kV配電網進行檢測為例，對紅外測溫技術在電力設備運行狀態評價及檢修中的應用進行分析。

在2013年夏季用電高峰期間，某供電公司的500 kV變電站作為某區域的唯一電源點，共帶6個220 kV變電站運行，變壓器額定功率為750 000 kW，長期輸出功率為600 000 kW，幾乎接近滿負荷運行，該變電站一次系統接線如圖1所示。

圖1 1號主變一次系統接線

為了保證該配電網在夏季高峰期能夠可靠、穩定運行，公司規定在早、晚2個負荷高峰期對電力設備進行紅外測溫，并根據檢測數據建立異常點圖譜庫。在檢測過程中，工作人員發現4801開關的A相CT接頭處溫度一直比其他位置高3～4 ℃，于是及時進行記錄并上報，且重點對該位置進行監控。2013-08-25T19：00，工作人員發現4801開關A相處溫度高達144 ℃，遠遠高于其他兩相開關的溫度，通過和以往溫度進行對比，可知該處運行異常，有即將發生短路故障的可能性。工作人員立刻對該處進行不間斷紅外測溫，第一次測量結果如圖2所示，第二次測量結果如圖3所示。

圖2 A相CT接頭處紅外測溫結果1

圖3 A相CT接頭處紅外測溫結果2

根據2圖分析可知，經過2 min 11 s后，該位置處溫度升高了14 ℃。相關人員及時對該異常情況進行上報，公司領導綜合分析上述現象，判斷該位置處A相出現故障，同時啟動相關應急預案，在0.5 h內啟動電網備用容量，轉移負荷35萬kW。處理完成后對該位置進行檢查，發現A相流變夾片出現裂紋，定性為危急缺陷，及時向上級主管部門匯報并同時進行搶修處理，更換流變夾片，隨后通過修試、調度、運行等相關部門的配合處理，于22：30消除缺陷并正常投入運行。

通過紅外測溫技術及時發現A相缺陷，不僅確保了該區域電網的正常供電，也沒有給客戶帶來任何損失，同時避免了開關流變接頭過熱造成的短路故障，極大地確保了供電可靠性。

4 結語

綜上所述，紅外測溫技術在電力設備狀態檢修中投入應用后，不僅能預防一些不易或者很難發現的設備缺陷，同時還能建立設備在線監測機制，促進電力設備由傳統的定期檢修逐步過渡到狀態檢修。同時，電力部門要重視和加強對紅外測溫設備的投入和檢修人員的培訓，確保檢修人員能掌握紅外測溫原理及其影響因素，推動紅外測溫技術在電力設備檢修中的規范化應用。

[1]陳昱同，何杰，閆杰.紅外診斷在電力設備狀態檢修中的應用[J].山西電力，2011(3)

[2]趙國華.紅外診斷技術在設備狀態檢修中的應用[J].中國科技信息，2010(24)

[3]陳少明，張改杰.紅外測溫技術在變電站電氣設備狀態檢修中的應用[J].湖北電力，2012(4)

2014-10-24

劉賀云(1981—)，男，河北保定人，助理工程師，研究方向：變電運行檢修。