紅外診斷技術在電氣一次設備狀態檢修中的應用

黨菲

【摘 要】隨著電力系統的不斷發展，國民經濟對電力需求持續增加，國家對電力的穩定性與安全性要求隨之也越來越高。紅外診斷技術采用科學的檢測手段，對電力設備異常情況進行經濟和準確診斷，進一步提高了電力使用的安全性和穩定性。

【關鍵詞】紅外診斷;電力系統;狀態檢修

前言

隨著我國經濟建設的深入發展，國家建設發展所消耗的能源結構逐漸由傳統不可再生能源轉變為可再生資源，如太陽能、熱能和風能等。受科學技術高速發展的影響，電力設備在社會諸多行業領域得到廣泛應用，電力資源在生產、生活中所占的比重也不斷增加，電力傳輸和供應的安全與穩定成為人們高度關注的問題。保證電網系統的安全運行，重點在于變電站一次設備的運行。電氣一次設備是指直接用于生產、變換、輸送、分配和使用電能的電氣設備，比如：發電機、變壓器、輸電線路、隔離開關和斷路器等。而在具體電力供應過程中，一次設備的運行失誤是引起停電檢修的重要原因。一旦因電力問題造成停電檢修，不僅會對社會經濟的穩定發展造成影響，也難以繼續為城市居民的正常生活與工作提供有利保障。同時，若變電站設備故障問題過于嚴重，會導致供電企業蒙受重大經濟損失，社會公信力降低，波及城市整體建設與發展。因此，必須深入研究和思考一次設備的安全運行問題，探索相應的解決路徑，保障電網系統的正常運行。

1 紅外診斷技術的工作原理

自然界物體超于自體絕對零度時，會自發持續輻射出紅外線，其電磁波波長在0.76～1000um之間[1]。紅外輻射的過程實質是熱輻射的過程，輻射體的溫度決定熱輻射的強度和光譜成分，任意輻射體的瞬時紅外輻射功率與其表面輻射溫度的4次方成正比。因此，紅外診斷技術通過將紅外輻射功率轉化成電信號，通過電信號的信息反饋判斷系統狀態的變化。比如電力設備的零件或部件出現磨損、變形、腐蝕等情況時，其內部的整體熱平衡被打破，由里自外發生溫度變化，此時采用紅外診斷技術對設備溫度等信息的捕捉，依據設備的結構、工藝和運行特點即可做出故障判斷。

2 紅外診斷技術的優勢

2.1 無須觸碰、無須停止運行、無須拆卸解體

紅外診斷技術對電力系統故障的判斷，通常需要在5米以外的距離進行監測[2]。監測人無須碰觸系統即可進行技術診斷，一方面利于工作人員的操作安全，另一方面可以降低勞力成本，減少維修經費，提高檢修效率。傳統的電力系統檢修，需要停止運行甚至系統解體，易于導致系統損耗或性能下降，降低工作效率;而紅外診斷技術不需要改變系統的運行狀態，也無須停電操作即可對故障部位進行診斷，這個系統診斷技術上的突破更適用于高速發展的現代社會需要。

2.2 診斷效率高

紅外診斷技術通過清晰的成像，可以形象、直觀、大范圍進行異常位置診斷，且準確性較高。這主要由于紅外檢測的響應速度較快，診斷器的數據采集速度較快[3]。根據統計顯示，先進的紅外熱像儀，每秒鐘可以采集和存儲上百萬個溫度點。與此同時，在電力系統高速運轉時，紅外診斷器仍然可以順利完成監測任務。相較于以往檢測高壓輸電線路接頭時，采用劣化的絕緣子登高觀測比較，有效降低了檢測人員的工作強度，提高工作效率，同時不受限于地理環境條件。

2.3 應用范圍廣

目前來看，對于所有電力系統各類故障的檢測，大部分的預防性試驗均難以滿足檢測。而紅外診斷技術基本上可以適用于大部分的電力系統特別是高壓電力系統的檢測。雖然紅外診斷儀的一次性投入高于常規的檢查儀表，但是紅外診斷儀對故障的檢測不影響設備的正常工作，不需要停電或解體檢測，縮短了檢測時間，避免了因檢修造成的系統故障壽命縮短或損耗，具有其不可替代的優勢。

3 在電力系統中的應用

3.1 確定電力系統的使用壽命

目前紅外診斷技術在電力系統狀態的檢測中得到廣泛使用，應用的方式也在不斷改變。由于電網設備的工作運行原理、工藝層次、使用材料的不同，其整體使用的周期也各不相同。在運用過程中，紅外診斷儀可通過對電力系統內部有關因素的具體分析，對其的運行周期做出有效的判斷評估，以便對整個電力系統進行合理的控制。正常條件下，電力系統的各個組成部件的使用時間會長于整個系統的使用壽命，而紅外診斷技術的檢測是屬于動態的，會根據零部件及系統的維護變化而變化[4]。紅外診斷技術充分掌握系統中的電壓等級、運行狀況、運行時間與自身電力負荷等重要信息，對待測的運行中的系統進行綜合考慮。

3.2 了解電力系統的工作狀態

為了確保紅外診斷技術發揮最大的使用價值，在整個電力系統的檢測過程，根據電力系統的具體類型選擇恰當的診斷儀器和檢測方法來對系統工作狀態進行了解。例如：對于電流產熱型的電氣設備，其紅外診斷的技術依據應為設備的熱像特征、故障類型、設備的缺陷性等相關信息判斷;對于電壓產熱型的電氣設備的故障診斷，紅外診斷技術依據不僅應從其熱像特征、故障類型著手，還應根據溫差變化的信息進行判斷;而針對綜合型產熱的電力設備，其判斷依據應以實際運行周期和產生過熱反應做出綜合判斷。

3.3 紅外診斷常見的實際應用領域

①高壓電力系統其內部導流回路由于接觸不良或者接觸電阻增大導致內部熱平衡被打破，因此通過對高壓電力系統的熱能量變化作出故障判斷;另外線路絕緣體的老化，容易致使線路導電體受潮滲水出現絕緣能力下降甚至局部放電，采用紅外診斷技術對高壓電力系統進行大范圍檢測，可以及早預防或排除安全隱患[5]。②對于磁回路的高壓電力系統，如果設計不合理或者局部絕緣破損，會導致短路環流及磁耗增加，從而引起鐵箱體發熱或鐵芯局部過熱，紅外診斷技術同樣可以根據其環流或渦流導致發熱的特點進行故障診斷。③由于發電機、電動機以及其他的各類電力機械因潤滑不足、設備安裝調整不好等原因導致軸承受力異常，出現過熱故障，用紅外診斷技術均可準確判斷出其故障原因和位置。

4 結束語

綜上所述，紅外診斷技術有其不需要接觸、停電、拆卸進行檢測的優勢，在應用過程中方便、直觀、準確，有效降低了工作人員的勞動強度，提高工作效率，增加電力設備使用的安全性和穩定性，減少電力系統因檢修引起的性能損耗;同時，采用電力系統故障產生熱輻射的原理進行狀態診斷，是狀態檢修工作的一項重要的帶電檢測方式，充分保障了電力系統的安全性和穩定性。因此，其多方面優勢伴隨目前電力技術的不斷發展而被廣泛應用。

參考文獻：

[1] 張振彪.電氣設備管理中狀態檢測和故障診斷技術的運用[J].科技經濟導刊，2018，26（08）：47-48.

[2] 林曉玲.探究紅外診斷技術在變電設備故障診斷中的應用[J].科技與創新，2016，（22）：142，146.

[3] 李寧.紅外測溫技術在電網運行中的應用[D].濟南：山東大學，2015.

[4] 任慶帥.紅外診斷技術在電力系統狀態檢修中的應用研究[D].濟南：山東大學，2015.

[5] 鄭建平.運用紅外測溫技術進行電力變壓器故障診斷[J].通訊世界，2015，（20）：154.

（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）