紅外熱像儀在光伏電站檢測及運(yùn)維中的應(yīng)用探析

馬冀超 張平 靳楠

摘要：現(xiàn)階段隨著能源需求量不斷加大，不可再生資源日益緊缺，已無法滿足時代發(fā)展需求，因此綠色能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源勢在必行。其中太陽能有著廣闊的發(fā)展前景，極大地促進(jìn)了光伏能源發(fā)展。隨著光伏電站建設(shè)力度的不斷加大，同時裝機(jī)容量的增大，使光伏電站故障發(fā)生幾率大幅度提升。為了有效提高光伏電站檢測水平，應(yīng)對紅外線熱像儀加強(qiáng)應(yīng)用，使其穿透能力強(qiáng)、作用距離遠(yuǎn)、抗強(qiáng)光干擾、全天候工作、功耗低、有效識別隱蔽目標(biāo)、壽命長等應(yīng)用優(yōu)勢，因此紅外線熱像儀成為光伏電站電池組件熱斑的最有力的手段。本文就紅外線熱像儀應(yīng)用特點(diǎn)及紅外熱像儀在光伏電站檢測及運(yùn)維中的應(yīng)用策略進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：紅外線熱像儀;紅外線檢測技術(shù);光伏電站

引言：

紅外線熱像儀主要基于紅外線檢測技術(shù)，對現(xiàn)代新型實(shí)用技術(shù)進(jìn)行有效集成，包括了圖像處理技術(shù)、光電成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，能夠有效利用紅外線進(jìn)行測溫，并具有操作簡單、判斷精準(zhǔn)、快速成像以及直觀呈現(xiàn)等特點(diǎn)，并且可以在不接觸的情況下進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測，并且抗干擾能力強(qiáng)。因此在光伏電站檢測及運(yùn)維工作通過紅外線熱像儀的運(yùn)用，能夠預(yù)檢太陽能發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，及時排查重大故障，從而使光伏電站運(yùn)維工作質(zhì)量有效提升。

一、紅外線熱像儀應(yīng)用特點(diǎn)分析

（一）成像檢測靈敏度高

現(xiàn)階段紅外線熱像儀主要采用非制冷長波焦平面熱像儀，能夠?qū)χ庇^的、畫面清晰的高像素圖像進(jìn)行生成。在實(shí)際應(yīng)用時，將準(zhǔn)檢測對象納入熱像儀視場，在熱像儀顯示屏上直觀成像。由于熱像儀具有較高靈敏度，能夠?qū)z測對象的細(xì)節(jié)部位溫度的微小變化和溫度差進(jìn)行有效檢測，并同時生成高分辨率、高靈敏度的直觀圖像[1]。

（二）檢測效率高、故障診斷快

一旦檢測對象納入熱像儀視場，即能立即在顯示屏上進(jìn)行直觀顯示，如其中存在異常點(diǎn)，能夠利用熱像儀，充分發(fā)揮其高靈敏度及高分辨率的應(yīng)用優(yōu)勢，在顯示屏上利用不同深淺顏色使圖像精確度有效提升，使檢測溫度數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得以保證。另外針對較多檢測對象時，通過熱像儀的應(yīng)用，能夠及時存儲檢測圖像，并與計(jì)算機(jī)有效連接，并對圖像進(jìn)行有效處理和分析。

（三）非接觸檢測，檢測面積大

利用紅外線熱像儀，能夠?qū)h(yuǎn)距離檢測對象進(jìn)行檢測，并且檢測面積較廣，同時在光伏電站運(yùn)維工作中加以運(yùn)用，能夠使運(yùn)維工作量有效減少。另外紅外線熱像儀能夠在多種同種設(shè)備中加以應(yīng)用，并利用同一個顯示屏對相關(guān)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。

（四）可實(shí)現(xiàn)在線帶電檢測，不受電磁干擾

與電磁頻譜相比，紅外線熱像儀工作段不會受到電力設(shè)備運(yùn)行的干擾，可采用帶電檢測方式，同時不接觸檢測模式與太陽能發(fā)電系統(tǒng)特征更加符合。

二、在光伏電站運(yùn)維工作中紅外線熱像儀實(shí)用性分析

由于光伏電站建設(shè)設(shè)計(jì)周期較長、投入資金較大，需要對配套的運(yùn)維工作制度加強(qiáng)制定，并對電站加強(qiáng)巡檢和常規(guī)維護(hù)，從而使電站發(fā)電效率及運(yùn)行安全得以有效保障。其次光伏電站建設(shè)較為復(fù)雜，并且在電站運(yùn)行過程中，會出現(xiàn)電氣設(shè)備受到粉塵污染、損壞以及老化等情況，會嚴(yán)重影響光伏電站的正常運(yùn)行，因此對太陽能發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用提出了更高的要求。與傳統(tǒng)火電發(fā)電站相較之下，光伏電站具有占地面積較大、光照資源豐富的特點(diǎn)，其中連接線極為復(fù)雜、光伏組件數(shù)量較多，以及包括眾多的電氣元件，所以光伏電站運(yùn)維工作難度更大。

通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，能夠?qū)Πl(fā)熱體所產(chǎn)生的紅外線進(jìn)行有效探測。在光伏電站中，在電流流通的情況下，各電氣元件因自身電阻而產(chǎn)生電阻熱，通過紅外線熱像儀的運(yùn)用，能夠?qū)﹄娮锜崴纬傻募t外線電器元件進(jìn)行檢測[2]。其次在紅外線熱像儀檢測時，只需要將檢測設(shè)備納入檢測視場，就能在紅外線熱像儀顯示屏上顯示檢測結(jié)果，具有檢測時間快的特點(diǎn)，有利于運(yùn)維人員在惡劣氣候及環(huán)境中開展檢測工作，使以往運(yùn)維中采用儀表進(jìn)行接觸性檢測的方式有效改進(jìn)，使操作步驟簡化，同時需要對檢測儀表放置空間進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使檢測觸電情況得以有效杜絕;利用紅外線熱像儀視場覆蓋范圍較廣的特點(diǎn)，能夠?qū)Ω嗟脑O(shè)備及更多的電氣元件進(jìn)行檢測，并利用熱像即時形成及操作簡單的優(yōu)勢，使運(yùn)維工作人力需求有效減少。另外通過紅外線熱像儀運(yùn)維方式的應(yīng)用，通過成像分辨率大的、檢測靈敏度高等特點(diǎn)，能夠使檢測精度有效提升，確保能夠更精確、更靈敏地檢測出電氣元器件及設(shè)備的溫度細(xì)微變化和差異，在此基礎(chǔ)上，有利于運(yùn)維人員對設(shè)備元件器工作情況進(jìn)行分析和判斷，及時對設(shè)備進(jìn)行維修和更換，保證電站中各設(shè)備元器件運(yùn)行的良好狀態(tài)，使電站經(jīng)濟(jì)效益及發(fā)電效率有效提升。最后需要對重要元器件加強(qiáng)檢查，針對關(guān)鍵部件可將其處于完好狀態(tài)下的熱像檢測結(jié)果作為參照標(biāo)準(zhǔn)，保證電氣元器件處于正常工作狀態(tài)，能夠?qū)ζ淅匣ネ说惹闆r進(jìn)行及時診斷并提前進(jìn)行故障預(yù)判。

三、在光伏電站運(yùn)維工作中紅外線熱像儀運(yùn)用策略

（一）光伏組件

在發(fā)電過程中，通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，能夠?qū)夥M件因自身電阻而產(chǎn)生熱量進(jìn)行檢測，并能夠?qū)夥M件中存在的各多晶硅塊、單晶硅塊或其他光電材料的自身電阻消耗、發(fā)電電流大小及老化或損壞程度，利用單塊組件的熱像進(jìn)行分析。其次利用紅外線熱像儀檢測成排光伏組件，在此基礎(chǔ)上針對熱像進(jìn)行分析和對比，能夠及時發(fā)現(xiàn)發(fā)電異常的組件串或組件。另外通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，對各種品牌光伏組件的熱像圖譜庫進(jìn)行構(gòu)建，對同種品牌的不同狀態(tài)進(jìn)行檢測，能夠及時發(fā)現(xiàn)光伏組件故障和故障成因。

（二）匯流箱

在光伏電站運(yùn)維環(huán)節(jié)中，通過檢測匯流箱各支路的電流大小，對各支路的發(fā)電情況及效率情況進(jìn)行判斷。因匯流箱內(nèi)接線緊密、支路數(shù)目較多，需要在一定光照強(qiáng)度下完成快速測量，因此測量操作繁雜、測量環(huán)境惡劣，時間要求較高。通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，能夠根據(jù)各支路因發(fā)電電流大小而形成的不同熱量，將其差異性利用熱像進(jìn)行直觀體現(xiàn)，具有操作便捷、檢測速度快、判斷精確等特點(diǎn)。另外通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，能夠?qū)R流箱中的熔斷器、斷路器及內(nèi)部線路運(yùn)行情況進(jìn)行檢測，能夠?qū)υ骷ぷ鳡顟B(tài)及可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行快速預(yù)判。

（三）高壓變壓站元器件

作為光伏電站中重要組分部分，高壓變電站能夠?qū)⒐夥娬舅a(chǎn)生的電能通過電網(wǎng)輸送至相應(yīng)的閘門，并且其中各元器件及設(shè)備常處于高壓運(yùn)行狀態(tài)，因此對安全性能要求較高[3]。其次高壓變電站設(shè)備應(yīng)確保處于安全運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備故障會對整個發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電和入網(wǎng)造成嚴(yán)重影響，因此應(yīng)對高壓變電站的嚴(yán)格運(yùn)維制度加強(qiáng)建設(shè)，使變電站運(yùn)行的安全性予以保障。在變電站檢測環(huán)節(jié)中，通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，變電站的運(yùn)行狀態(tài)可利用各元器件的熱成像進(jìn)行直觀呈現(xiàn)，使相關(guān)人員能夠?qū)ψ冸娬驹骷漠惓｜c(diǎn)進(jìn)行提前診斷，并對安全隱患進(jìn)行提前消除。最后通過紅外線熱像儀的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測，使高壓設(shè)備的安全距離檢測要求得到有效滿足。

結(jié)束語：

在光伏電站運(yùn)維工作中，通過紅外線熱像儀應(yīng)用優(yōu)勢的充分發(fā)揮，能夠使運(yùn)維要求得以有效滿足，使檢測準(zhǔn)確性和有效性得到保障。目前紅外線檢測技術(shù)在氣象、醫(yī)療等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，在光伏電站的運(yùn)維工作中，能夠使電站故障大幅度降低，運(yùn)維工作投入的物力、人力減少，運(yùn)維周期縮短，進(jìn)而對光伏電站運(yùn)維制度完善和改進(jìn)起到積極推進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜志成，李鴻鵬，韓宏偉，等. 手持式紅外熱像儀在光伏電站運(yùn)維中的選型[J]. 青海科技，2017，02（v.24）：48-51.

[2]劉亞洲，李歡歡. 紅外熱成像儀在變電運(yùn)維工作中的應(yīng)用[J]. 機(jī)電信息，2019，000（033）：65-66.

[3]劉亞洲. 紅外熱成像儀在變電運(yùn)維工作中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)村電工，2020，v.28;No.324（04）：50-50.