关于高压输电线路红外检测的探讨

贾阳 郭军 左胜强 刘劲峰

输电线路在整个电力系统中占据重要的地位，其的运行状态直接影响电力系统的运行安全及效益，在我国华东、华中及广东等地区曾发生过高压架空线路掉线事故。目前，红外检测技术被应用到电力运行发展中，其具有远距离、不接触、不停电和不解体等特征，为监测电力系统线路状态提供了先进手段。当前，我国对高压输电线路等的检测经验还比较缺乏，并无相应的国家标准。本论文首先阐述了高压输电线路红外线测温仪的工作原理及技术优势，在此基础上，重点研究了在高压输电线路上红外线检测技术的应用,主要包括故障判别方法，并结合自身的实践经验，给出几点正确应用红外线测温仪的建议。

一、红外测温技术

通过对高压输电线路运行状态进行在线地监控、检测以及故障诊断,能有效提高线路运行的可靠性、安全性以及经济性,其能最大程度上降低线路的维护成本。红外线诊断技术为先进的诊断技术，可通过专业的测温人员运用专门的测温仪器，首先从设备的表面发出红外辐射信息,进而再判断线路设备的状况与缺陷，能及时地处理和预防重大安全事故的发生，有力保障高压输电线路稳定地、安全地、稳定地运行。

（一）红外线测温仪的工作原理

红外辐射作为电磁频谱的一个重要的组成部分,具体包括微波、紫外线、无线电波、可见光、X射线和R射线。其中，红外线主要位于无线电波与可见光之间,而红外线的波长则在0.75至100m之间.所有温度高于绝对零度的物体均在自发地、不断地向四周的空间发散出红外辐射的能量。红外辐射实质是物理学中的热辐射,红外线辐射的能量大小和红外线的波长均和物体的表面温度密切相关。通过应用红外测温仪器，快速接收各种物体本身的能量，并对能量加以测量，进而精准地反映被测物的温度，找出热缺陷。

（二）高压输电线路应用红外测温技术优势

和传统接触式测温技术相比，红外测温更具有技术优势。具体为：（1）响应快速。红外测温在不与被测物体相接触的情况下，也能通过接收目标发射的红外辐射，直接定温，响应速度极快。（2）远距离测量。通过被测物体的红外辐射即可进行远距离测温，适宜对带电体、高速运动体、高温高压物体测温，也适宜对热接触较难的物体进行温度测量。（3）准确度高。传统的接触式测温会破坏被测目标的温度分布，红外测温则不会，因而，其测量出的温度精确度高。

二、高压输电线路常见的故障分析

近年来，我国多个地区发生高压输电线路事故，事故原因主要由设备过热造成，电气设备热故障又分为两种：（1）内部热故障。其是指密封在固体绝缘和设备壳体内的电气回路出现故障，或者绝缘介质老化、劣化造成。如电缆，局部发生热故障，发热时间较长且稳定，和故障点周围的导体发生热传递，局部温度均有所升高，因而，可通过红外检测，诊断高压电气设备内部故障。（2）外部热故障，其是指裸露在外部的接头由于压接不好，在有大电流经过时，接头的温度会快速升高，接触的电阻增大，造成安全隐患。

三、高压线路红外检测的故障判别方法

（一）绝对温差法

对于高压输电线路发生的热故障，《高压直流架空送电线路技术导则》和《交流高压电器在长期工作时的发热》中均要求钢芯铝绞线最高的工作温度在+70℃左右。目前，我国仍未有高压交流、直流线路金具具体的发热标准。以《电力金具通用技术条件》为依据，电力金具电气的接触性能要符合如下要求：(1)导线接续处两端点之间的电阻,应不大于同样长度导线的电阻;(2)导线接续处的温升应不大于被接续导线的温升;(3)承受电气负荷的所有金具,其载流量应不小于被安装导线的载流量。基于以上规则,可认定高压输电线路在正常负荷的运行下,耐张线夹、压接管、联板、调整板等部位的温度应和直流输电线路的导线温度小或相同,因而,可取被检测目标周围正常运行的导线温度为参照温度,这样就可对离热故障或发热点1m远处的线路或导线金具的温度为参考温度。应用绝对温差法即可对故障进行判断，以被测目标附近的1m远处的线路或导线正常运行下的最高温度作参考的温度Ta,被测量目标的温度则为T,判断热缺陷可应用ΔT=T-Ta来判断，此种检测方法不仅可消除由于太阳辐射引起附加温升的影响，还能减小由于检测距离、风速、环境温度、湿度等不准确参数带来的误差。

（二）警界温升法

警界温升法通过输电线发热处的相对环境温度温升情况判断热缺陷的。应用警界温升表，对不同负荷电流下的导线接头发热点进行检测，若检测点相对环境温度的温升超过警界温升表所规定的温度时，就可判断为热缺陷。与导线接头不同的是，应用红外检测线路时存在不足之处。首先，对于高压直流与交流线路而言，在同负荷电流及同环境、同材料条件下，由于临近效应的影响，交流线路比直流线路发热严重，而难以根据负荷电流与导线型号规定警界温升，具有一定的局限性。其次，不同的材料和设备，它们的发热特性均不同，在不同的条件下，允许的温升有所不同。第三，对于架空的高压输电线路来说，由于受到较多条件限制，难以准确测量环境湿度、温度、风速与检测的距离，通常，仅仅采用地面环境的湿度、温度和风速作为线路的检测参数，以估计形式得出检测距离，所测出的发热点和环境温度的温升有较大的误差，最终导致热缺陷的判断误差。

（三）台账分析法

红外技术台账会记录原始的信息数据，可将测量结果直接与台账上的数据作比较后展开分析。在线路诊断中无任何异常时，即可分析此线路在不同时间的红外检测结果，如线路温场的分布情况、温度和温升变化，进而掌握线路发热的整体变化趋势，保证分析判断结果的准确性。目前，由于各方面条件的限制，红外技术台账的建立并不完善，在运行上还存在一定缺陷，最大原因在于：（1）厂家所提供的原始资料中缺乏相关的红外检测数据。当前，变压器、大型发电机等重要设备才备有红外检测数据。（2）多数电力公司为积极展开设备红外技术台帐的建立工作,使得这种方法未能广泛应用下去。由此可见，台账分析法在应用中存在较大困难。

四、建议

应用红外测温仪诊断热缺陷，是一项较为复杂的工作。要做好这项工作，首先应做好管理工作，要加强管理人员的综合素质培养，应购买价位合理、适应性和可靠性强的红外测温仪器。目前，红外测温仪器主要有红外热电视、红外热像仪、红外测温仪这三类，红外热像仪与红外热电视均属于热成像仪器，能够显示热像进而反映温场的分布变化。红外测温仪通过数字显示，表达处测量的结果。红外测温仪器是目前我国广泛用于高压输电线路的检测中。结合上文提到的几种红外检测方法，笔者给出如下几点建议：（1）当前，应用绝对温差法判别架空高压输电线路的热缺陷是较为合理的，实用性较强。（2）我国高压输电线路的安装施工工作应加强安全隐患的管理。（3）必须加强对导体的监督，金具、接头、导线等的性能会直接影响高压输电线路的送电性能和安全性能，我国应在重视绝缘监督的同时，加强导体的监督及技术检测方法的管理。

五、结束语

综上所述，绝对温差法、警界温升法以及台账分析法等这几种高压输电线路红外检测法均各有优势。若应用得当，均能有效地检测出高压输电线路存在的潜在故障，能最大程度上保证输电线路的运行。特别对夏季而言，在电力超负荷的情况下，高压输电线路最容易出现发热故障，电力施工安装人员应加强对线路的监督管理，同时，应采用上述的几种方法做好发热故障的检测工作，有利于在较短时间内诊断热缺陷，且在一定程度上保证了红外测量的准确性，有效减少由于环境之类的因素带来的诊断误差。