基于紅外測溫技術在500kV變電運行中的應用研究

林時青

摘 要：社會快速發展對電網運行的穩定性有了更高的要求，電網在運行過程中經常會因為各種因素而出現故障，不僅會影響到系統運行的安全性與穩定性，同時也會對廣大用戶利益產生影響。紅外測溫技術是現在比較常用的一種檢測設備故障的手段，與傳統的觀察法相比可靠性更大，通過設備運行溫度的變化，來判斷其運行狀態是否正常。文章對紅外線測溫技術在500kV變電運行中的應用進行了分析。

關鍵詞：紅外測溫；500kV；變電運行

變電運行過程中經常會因為各種因素影響，導致變電設備出現運行故障，對設備故障的檢修，一般是技術人員通過目測、耳聽以及鼻嗅等方式來確定設備的運行狀況，在實際應用過程中存在很大的局限性，只能發現一般的故障問題，對于發展性缺陷并不能發現，只有到設備故障發熱后才可發現，耽誤了設備故障的處理[1]。而紅外測溫技術的應用，則可以直接根據設備運行溫度的變化情況，獲取設備紅外輻射狀態熱信息來確定其是否存在運行故障，可靠性更高。

1 紅外測溫技術概述

1.1 定義

紅外測溫技術主要就是利用紅外線原理，通過對設備運行的溫度狀態進行監控，確定其是否存在運行故障。物體分子、電子以及原子在不斷向外躍遷的運動中，會散發出一種紅外輻射能量，并且隨著溫度的升高而逐漸增強。通過紅外測溫技術的應用，利用電力設備的制熱效應，就可以完成對變電設備運行熱輻射能量進行收集，完成對電力設備運行表面溫度的檢測。如果將紅外測溫技術應用到變電運行檢測中，需要與一定的實時圖景保持一致性，并且還需要對特定時間、地點設備溫度狀態進行整理與分析，進而能夠確定設備是否存在運行故障[2]。

1.2 診斷方法

變電運行檢測中常用紅外測溫技術判定方法主要包括溫差判斷法、表面溫度判斷法、同類比較法以及熱譜圖分析法等。其中溫差判斷法即變電設備一旦出現異常運行溫度情況，需要按照理論要求進行核對與重新測量并計算相對溫度差值，以此來判斷設備運行是否存在故障。表面溫度判斷法即在設備溫度限定標準下，確定設備負荷功率、承受機械率等，以此來判斷設備缺陷的性質。同類比較法是指在相同的電路中，同時比較三相電流或者兩相電流設備的溫度值，以此來判斷設備運行是否正常。

2 紅外測溫技術在變電運行中應用措施分析

2.1 早期故障診斷

選擇紅外測溫技術對變電系統中電力設備進行早期的故障診斷是當前電力企業研究與應用方向，順應了電力系統的發展趨勢。即通過對故障的診斷做出相應的預測，進而促進電氣設備的預防試驗發展到設備的預知狀態檢修。電力系統的可靠運行和電網穩定性對電力系統非常重要，尤其對大型機電設備有極高的要求。當前，隨著科學技術的高速發展與科學技術在電力領域中應用越來越廣泛，紅外診斷技術與紅外狀態監測技術能夠對電氣設備進行有效的故障監測，實現對所有故障的診斷，其優勢主要建立在遠距離、不接觸、不需要取樣、不用解體同時快速，直觀的對電力設備進行早期診斷[3]。

2.2 設備遠距離檢測

紅外成像檢測技術是一項有著顯著效果的科學技術，它能夠對正在運行的電力設備進行遠距離的檢測，即通過對運行的設備進行溫度場的拍攝，來測量設備任何一個部位的溫度值，并以此來分析推斷出設備內部或者外部發生的故障。紅外成像檢測技術可以廣泛的應用在發電廠、變電所以及輸電線路設備運行檢測工作中，具有實時、準確等特點，同時還能夠遠距離測量，在應用上更直觀方便。

2.3 紅外測溫記錄

紅外溫度記錄法是通過使用熱像儀來對電力設備進行檢測的方法，主要應用于工業電氣設備性能檢測，以及設備運行狀況檢測等。相對傳統的測溫技術來說，紅外溫度記錄法具有能夠在一定的距離內對電力設備的溫度進行實時、定量的在線檢測，同時還可以通過大面積的掃描，分析繪制出電力設備的曲線圖，方便后期分析總結，并且具有非常高的靈敏度，可以有效地避免電磁場的干擾，在實際應用中有著顯著的效果。同時紅外測溫技術具有非常大的使用范圍，能夠在零下二十度到兩千度之間以0.05℃的分辨率對電氣設備進行故障檢測與排查，從而準確的診斷出電氣設備的具體故障，方便快速處理相應故障。

3 紅外測溫技術在變電運行中應用實例分析

3.1 系統概述

以某地變電運行系統為例，系統最高壓為500kV，500kV系統有6條500kV線路，與三座500kV變電站相連，額定功率大約在70萬kW，其中變電系統中一號主變裝置接線圖如圖1。該一號主變在接線上與多條輸電線路連接，負責多個地區供電，一旦發生故障影響范圍大。在對系統進行檢修時發現，主變系統中存在運行故障，在用電高峰期系統運行功率在較長的時間內達到接近53萬kW，整個系統運行負荷非常大，存在嚴重的故障風險。為提高系統運行的可靠性與穩定性，必須針對存在的問題進行分析，并采取措施進行改善。

圖1 變電運行系統一號主變裝置

3.2 紅外測溫實施

首先，確定測溫位置。在對變電運行系統進行測溫時，可以根據系統三相對測定區域進行劃分，如將三相接頭以及接頭上設備分為A相、B相以及C相。然后，選擇其中一相開始進行測溫，包括初次測溫與二次測溫兩個步驟，一般情況下為提高測溫的準確性，應該對同一設備同一位置進行多次測溫[4]。最后，嚴格按照相關規范完成三相的測溫工作，并對各項測溫數據進行詳細記錄，比較分析三相測溫結果，確定故障存在的位置。

3.3 測溫結果

通過紅外測溫處理，確定主變變中201開關位置存在溫度異常情況，其中初次測溫201開關A相數據為23.5℃，B相測溫數據為23.8℃，C相測溫數據為23℃。系統運行3h后對三相進行二次測溫，則A相數據為123.5℃，B相測溫數據為23.8℃，C相測溫數據為23℃。通過對三相兩次測溫數據來看，可以確定A相接線存在運行故障。經過對A相接線部位的詳細分析，確定A相接線上接頭部位存在嚴重老化現象，導致在系統運行后此部位溫度異常。在變電運行過程中，接頭部位故障而導致溫度異常升高是一種比較常見但是十分嚴重的故障，如果長時間運行溫度持續上升很有可能會造成接頭燒斷，導致系統短路不能正常供電。

3.4 故障處理

通過對測溫數據的分析對比，可以直觀的確定A相接線部位存在運行故障，接頭部位老化而導致溫度異常。針對此種情況，應及時對接頭部位進行更換，選擇用性能更好的接頭來控制溫度上升，避免系統短路情況的發生。其中，在對A相接頭進行更換時，為保證施工安全，必須對一號主變變中201開關所聯母線變電站做停運處理，在短時間內完成老化電流夾片的更換，一般需要將施工時間控制在2h之內，減少變電站故障停運造成的損失。

4 結束語

基于提高變電運行的可靠性與安全性，必須要做好運行故障的管理，結合實際情況需求，應對傳統設備故障檢修方式進行優化，積極選用紅外測溫技術，是保證變電系統正常運行有效的處理手段。紅外測溫技術的應用，通過對變電設備運行狀態進行監控，及時發現存在的問題并解決，進而能夠提高變電系統運行的可靠性。

參考文獻

[1]丁博雅.淺談紅外測溫在變電運行中的應用[J].科技信息，2010（17）：32-33.

[2]蘭平.紅外測溫儀在電力系統中的應用及選擇方法探討[J].科技創新導報，2011（15）：15-16.

[3]朱建寧，錢怡夢.紅外測溫技術在500kV變電運行中的應用[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2011（1）：32-33.

[4]李偉峰，付占威.紅外成像測溫技術在500kV變電站設備巡視中的應用[J].內蒙古石油化工，2010（15）：15-16.