直升機紅外技術在復合絕緣子檢測中的應用與研究

周 佳 徐建海 李 瑋 特木耳

（內蒙古電力（集團）有限責任公司航檢中心，內蒙古呼和浩特010080）

0 引言

為了確保架空輸電線路的正常運營，減少復合絕緣子損壞對線路運營的影響，做好復合絕緣子的檢測工作至關重要。復合絕緣子由于在防污閃性能的突出表現，在架空輸電線路上得到了廣泛應用，其運行性能與整個輸電線路的安全運行密切相關。復合絕緣子全稱為“硅膠復合絕緣子”，由玻璃纖維環氧樹脂引拔棒、硅橡膠傘裙、金具三部分組成。相比于瓷質與玻璃材質絕緣子，復合絕緣子具有體積小、重量輕、防震、抗沖擊能力強、無需人工清掃等特點，可為輸電線路的安全運行提供保障。我國高壓輸電線路架設基本都是采用架空的形式，雖然這種方式具有很大的優勢，但也存在一定的弊端。根據設計與使用經驗，運行時間超過10年的復合絕緣子進入老化期，芯棒老化脆斷的事故時有發生，因此，針對復合絕緣子進行檢測是保證電網供電可靠性的重要途徑。

本文通過將直升機紅外技術應用在復合絕緣子的檢測中，提出一種基于直升機紅外技術的新型復合絕緣子檢測方法。直升機紅外技術具有高速、高精度、反應快、數據可靠、受地域及地形影響小等優點，是現今電網廣泛運用的巡檢技術。因此，通過直升機紅外技術對復合絕緣子溫度進行準確快速檢測，從而發現其中存在的質量缺陷，是保障輸電線路運行可靠的重要手段。

1 基于直升機紅外技術的復合絕緣子檢測方法

1.1 采集復合絕緣子紅外熱圖

本文通過基于直升機紅外技術設計的直升機搭載制冷型紅外探測器，對復合絕緣子進行拍照。利用操作手柄點擊紅外模式（IR）切換紅外熱成像模式，并采用8～9 μm波段制冷型熱像儀提高直升機搭載制冷型紅外探測器的抗干擾能力，可以滿足遠距離檢測輸電線路復合絕緣子的需要。直升機紅外技術可以計量收到的熱輻射信號，并將其轉換為電信號，然后經過處理轉變成溫度信息以及圖像。基于直升機紅外技術所拍的復合絕緣子圖片，工作人員應記錄對應的桿塔塔號和絕緣子所在相序位置，在直升機到達指定機位后，懸停減速確定角度及拍攝位置。利用直升機紅外技術在一定范圍內采集復合絕緣子紅外熱圖，將檢測結果以圖片形式保存。采集到的復合絕緣子紅外熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，在此基礎上進行溫度分析。

1.2 分析處理紅外測溫數據

將采集到的復合絕緣子紅外熱圖導入數據處理軟件進行數據分析，查找復合絕緣子紅外熱缺陷，通過分析處理紅外測溫數據，提高數據處理的精度。通過紅外熱圖分析軟件對缺陷做出判斷，其判斷原理可以用工程應用方程式來表達，如式（1）所示。

式中：Lm為缺陷定性水平數值；ε為被測復合絕緣子的輻射率；L（T1）為復合絕緣子黑體輻射相應的數值水平；L（Th）為復合絕緣子黑體輻射在背景溫度下的對應數值水平。

通過式（1）可以得出復合絕緣子的缺陷定性水平數值，從而判斷復合絕緣子的缺陷情況。

根據計算得出的復合絕緣子的缺陷情況，建立復合絕緣子紅外檢測圖庫。復合絕緣子紅外熱圖檔案庫可針對復合絕緣子的缺陷情況，分為一般缺陷、嚴重缺陷以及危急缺陷。一般缺陷的判別方法：Lm不超過20，設備存在過熱，有一定溫差，溫度場分布有一定梯度，但不會引起事故。針對一般缺陷要求記錄在案，注意觀察其缺陷的發展趨勢，利用停電檢修機會，有計劃地安排試驗檢修以消除缺陷。嚴重缺陷的判別方法：Lm在20～60，設備過熱，程度較重，溫度場分布梯度較大，溫差較大，應盡快安排處理。對電流致熱型設備，應采取必要的措施，如加強檢測等，必要時降低負荷電流；對電壓致熱型設備，應加強監測并安排其他測試手段，等到缺陷性質完全確認后，立即采取措施消缺。危急缺陷的判別方法：Lm超過60，設備最高溫度超過《高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求》規定的最高允許溫度，應立即安排處理。對電流致熱型設備，應立即降低負荷電流或立即消缺；對電壓致熱型設備，當缺陷明顯時，應立即消缺或退出運行，如有必要，可安排其他試驗手段，進一步確定缺陷性質。通過長期的檢測，按照復合絕緣子的缺陷情況建立復合絕緣子紅外熱圖檔案庫，為不同階段、不同缺陷程度的檢測提供歷史參考數據。

1.3 生成復合絕緣子紅外檢測報告

通過紅外熱圖分析軟件對缺陷做出判斷，建立復合絕緣子紅外檢測圖庫；針對復合絕緣子紅外熱圖檔案庫處理軟件進行數據分析后，可生成完整的復合絕緣子紅外檢測報告，完成對復合絕緣子的檢測。復合絕緣子紅外檢測報告包括：線路名稱、桿塔號、線路長度、檢測時間、測溫部位、輻射系數、測量距離、最高溫度、最低溫度、大氣溫度以及相對溫差，通過復合絕緣子紅外檢測報告中顯示的具體數據，完成對復合絕緣子的檢測。

2 實例分析

2.1 實驗準備

地面巡視3 h可巡視桿塔約為10基，且方式僅為遠距離可見光觀測，而直升機巡視3 h可以達到70基以上，因此，本次實驗選取某復合絕緣子為實驗對象，安排3名作業人員，分別擔任直升機機長、紅外航檢員以及可見光航檢員。對投運時間為7～8年的復合絕緣子進行紅外熱圖采集拍照、檢測。

2.2 實驗結果分析與結論

本次實驗內容為測試采用直升機紅外技術的復合絕緣子檢測覆蓋率，若復合絕緣子檢測覆蓋率越高，表明該檢測方法的檢測性能越強。分別使用傳統的檢測方法以及本文設計的檢測方法進行對比實驗，設置傳統的檢測方法為對照組，本文設計的檢測方法為實驗組。針對得出的實驗結果進行記錄，從而判斷檢測效果更好的檢測方法。根據上述設計的實驗，將兩種檢測方法下得到的復合絕緣子檢測覆蓋率進行對比，整理實驗結果，如圖1所示。

圖1 復合絕緣子檢測覆蓋率對比圖

通過圖1可得出如下結論：本文設計的檢測方法在相同的檢測線路中，復合絕緣子檢測覆蓋率可達100%，遠高于常規實驗對照組，檢測效果更好，能夠提高復合絕緣子檢測覆蓋率，說明所設計的檢測方法可以滿足設計要求。

3 結語

直升機紅外技術在復合絕緣子檢測中的應用，解決了傳統檢測方法對復合絕緣子檢測時覆蓋率低、檢測精度不高的問題，有效提高了復合絕緣子檢測覆蓋率，檢測效果更好，在類似項目中可進一步推廣和應用。