輸電設備狀態檢修中紅外熱成像技術的應用探析

諸葛葳

摘 要：輸電設備狀態檢修工作是電力企業重要的工作之一，是確保輸電設備正常運行的前提。傳統的輸電設備狀態檢修模式具有一定的時間周期性，雖然在很大程度上減少了輸電設備故障發生幾率，但同時也存在一定的局限性。紅外熱成像技術能夠在不影響輸電設備正常工作的前提下進行，以圖像的方式顯示設備運行的相關參數，與傳統檢修技術相比具有很大的優勢。文章首先對紅外熱成像技術進行分析，然后探討其在輸電設備狀態檢修中的具體應用，供有關人員參考。

關鍵詞：輸電設備；狀態檢修；紅外熱成像技術；應用

中圖分類號：TN219 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）09-0041-02

輸電設備是輸電系統中重要的組成部分，對整個輸電系統運行都具有十分重要的意義。在輸電設備運行過程中，由于運行環境等因素的影響會導致設備出現故障，對整個輸電系統正常運行造成影響。這就需要對輸電設備實施有效的狀態檢修，紅外熱成像技術在輸電設備狀態檢修中具有明顯的優勢，而現階段我國電力事業正處于快速發展的新時期，加強對紅外熱成像技術在輸電設備狀態檢修中應用的研究具有十分現實的意義。

1 紅外熱成像技術概述

1.1 紅外熱成像技術的原理

任何物體都是由若干個分子構成，并且構成物體的分子無時無刻不在進行無規則的運動，運動會產生熱量，從而不斷的向外界輻射紅外熱能，在物體的表面就會形成一定的溫度，也就是相關領域中俗稱的熱像。紅外熱成像技術就是通過對這些紅外輻射熱量的吸收，檢測出輸電設備表面的溫度，同時通過成像圖像探測物體表面溫度場分布，從而對輸電設備發熱情況進行判斷。

同時紅外熱成像技術能夠通過圖像對這些肉眼看不到的熱像進行直觀展示，具有較高的靈敏度，即使是設備細微的熱狀態變化也能夠檢測出來，反映輸電設備外部與內部的情況，具有極高的可靠性，能夠及時有效地發現輸電設備的隱患，為輸電設備正常運行提供安全保障。

1.2 紅外熱成像技術所用的儀器

采用紅外熱成像技術進行輸電設備狀態檢測，所用的儀器被稱為紅外熱像儀。這種儀器主要通過紅外熱成像技術對待測設備紅外熱輻射進行探測，然后經過電信號處理、光電轉換等方式，將探測到的溫度分布圖形成可視圖像。

該儀器主要有電路、平面探測器、圖像處理軟件等。焦平面探測器主要作用在于對設備溫度分布的感知，同時將感知的情況轉換成電信號；但是轉換成的電信號十分微弱，還需要后續電路將這些電信號進行處理，包括邏輯處理以及電子學放大處理，提高設備溫度分布觀測清晰度；而圖像處理軟件就是將經過放大處理、邏輯處理過的電信號再次加工，將設備物體溫度分布情況以可見光像的形式呈現出來。

2 紅外熱成像技術在輸電設備狀態檢修中的應用

2.1 輸電設備狀態檢修中應用紅外熱成像技術的要求

2.1.1 環境要求

①被測的設備需要為帶電運行設備，檢測時的溫度應該高于5 ℃，相對濕度需要控制在85%之下，風速需要控制在5 m/s以下，在多云、陰天或者夜間進行檢測最為適宜。但是在雨雪、大霧等氣象條件下一般不宜進行檢測；②如果在戶外晴天進行設備檢測，需要避免陽光對儀器鏡頭造成影響，而在室內或夜間進行設備狀態監測，需要避免燈光對儀器鏡頭直射，一般需要閉燈檢測；③在具體的檢測過程中需要避開電磁場，避免其對紅外熱像儀工作造成影響。

2.1.2 儀器要求

要求儀器測溫范圍、測量精度等與現場檢測相關要求相符，保證其具有較高的靈敏度以及分辨率，確保呈現的圖像穩定、清晰。其次，為了滿足對輸電設備熱成像的檢測，不僅需要紅外熱成像儀滿足基本功能，還必須有長焦距鏡頭、中距離鏡頭等，保證野外操作與攜帶的方便性。

2.1.3 檢測次數要求

①對輸電設備紅外熱檢測在大負荷時較為合適，每個季度需要對110 V以上的輸電線路中輸電設備檢測一次；對于那些經過大修后或新投產的輸電設備，在帶負荷運行后一個月內必須檢測一次；對于運行環境差、負荷較重的輸電線路，其檢測的周期需要更短，一般一周至兩周就需要檢測一次；②在重大節日、事件時期，由于輸電設備的負荷可能會突然增加，在此期間需要增加對設備的檢測次數，縮短檢測周期。

2.2 輸電設備狀態檢修中對紅外熱成像技術的具體應用

紅外熱成像技術在輸電設備狀態檢修中的具體應用體現在以下幾個方面。

2.2.1 對絕緣子（玻璃、瓷）故障檢測

造成絕緣子發熱的原因主要包括：①受交流電場作用，由于電介質極化效應導致絕緣子發熱；②絕緣子內部如果發生穿透性電流泄漏，也會導致絕緣子發熱；③由于絕緣子表面爬電電流泄漏也會導致絕緣子發熱。如果絕緣子狀態良好，其發熱功率極小，同時其發熱功率與電壓平方成正比關系。通過紅外熱成像技術，如果絕緣子良好，其成像顯示為馬鞍狀，并且相鄰絕緣子之間的溫度差<1 ？觷。如果絕緣子劣化，其發熱功率會急劇上升，同時集中在鋼帽內部，當鋼帽溫度與相鄰絕緣子溫度差值>1 ？觷，就可以判斷為零值絕緣子；如果絕緣子表面積灰過多，就會導致絕緣子電阻減小，磁盤就成為發熱的集中位置，而鋼帽正常。

2.2.2 通過紅外熱成像技術檢測復合絕緣子故障

一個正常的復合絕緣子具有非常大的電阻，通過絕緣子的電流非常小，所以其發熱功率幾乎可以忽略不計。當復合絕緣子中某一位置電阻下降到一定程度后，電流會集中通過該處，會引起局部發熱現象；如果絕緣子芯棒、外護套等出現破損，會導致局部強場出現，引起局部放電。在局部放電帶來的電子崩或電流脈沖作用下，會使得絕緣材料發熱。紅外熱像儀檢測出的兩種故障發熱圖如圖1（a）、（b）所示。

2.2.3 對線夾、導線接頭等故障的紅外檢測

通過對接頭、導線等溫度差檢測判斷其是否存在故障，如果線路的傳送功率小，說明其發熱功率也相對較低，所以在進行紅外檢測時需要保證大氣環境、傳輸功率等的一致性。導致導線接頭、線夾等出現故障的原因包括：耐張線夾、引流線夾等螺絲發生松動，導致發熱；導線出現斷股現象，引起發熱；導線接觸面過小，或受到運行環境的影響使得接觸面過度氧化，增大了接觸面的電阻，引發過熱。

3 結 語

通過上述分析可知，紅外熱成像技術在輸電設備狀態檢修工作中發揮著重要的作用，能夠及時發現設備故障以及故障位置，為輸電設備運行提供安全保障。隨著我國科學技術的發展，紅外檢測與診斷技術必將被不斷的完善，紅外熱像儀的檢測精度也會不斷提高，為我國電力事業的發展做出巨大的貢獻。

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