红外测温技术在电力设备状态检修中的应用

刘贺云

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

红外测温技术在电力设备状态检修中的应用

刘贺云

(广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000)

首先阐述了红外测温技术的优势，其次研究了红外测温原理及诊断方法，最后结合实例进行了应用分析。结果表明：和传统的定期检修相比，利用红外测温技术对电力设备进行状态检修效果更好，能确保供电稳定性，值得推广使用。

红外测温；电力设备；状态检修

0 引言

随着生产力的快速发展，电网建设的科技含量日益提升，新技术、新装置得到了广泛应用，客户也对供电可靠性和优质服务提出了更高的要求，传统周期性检修的固定模式已经难以满足需求，寻求电力设备检修的新方法是发展的必然。红外测温技术作为先进的检测手段，对于电力设备运行过程中的过热状态能够及时进行检测，进而对电气设备的早期故障作出预测，为设备的状态评价提供有效依据，因此在电力设备状态检修中得到广泛应用，本文对此进行探讨。

1 红外测温技术的优势

和传统的周期性检修相比，利用红外测温技术对电力设备进行状态检修具有以下几方面的优势：(1) 红外测温技术依靠自身发射的红外线进行检测，无需其他设备，因此不会对其他电力设备造成任何影响，即能实现无损检测；(2) 红外测温是对电力设备运行时由于异常而造成的过高温度引起的红外辐射进行检测，因此检测过程不接触、不停电、不解体，能确保操作的安全性；(3) 红外测温技术使用范围广，效益投资比高；(4) 通过相关软件，能够对设备红外图像的有关参数进行分析计算，进而判断出电力设备的故障属性、部位及严重程度等。

2 红外测温原理及诊断方法

2.1 红外测温原理

根据热辐射理论可知，自然界中所有温度高于0的物体，都会持续不断地向外辐射红外线和能量。根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，辐射能量的计算公式如下：

W=εδAT4

(1)

式中，W、ε、A、T、δ分别表示发热体的发射功率、黑度、表面积、绝对温度及玻尔兹曼常数。

根据式(1)可知，若测出发热体表面的发射功率和红外辐射能量，就能推导出发热体表面的温度。红外测温技术正是通过吸收红外辐射能量，计算出发热体表面的温度及温度场分布，据此判断设备的发热情况。

2.2 红外测温诊断方法

目前，红外测温诊断方法通常包括下述几种：表面温度判断法、相对温差判断法、同类比较法、热谱图分析法和档案分析法。

(1) 表面温度判断法。根据红外测温原理测量出电力设备的表面温度，对照相关标准，如果表面温度超过标准值，可根据超标程度、设备的重要性及机械应力等来判断电力设备的缺陷性质。

(2) 相对温差判断法。根据红外测温原理测量出电力设备的温度数值，并根据下式计算设备的相对温差值，进而判断出设备的缺陷程度。

δt=(T2-T1)/(T2-T0)×100%

(2)

式中，δt、T2、T1、T0分别表示温差值、发热点温度、正常温度和参照体温度。

(3) 同类比较法。同类比较法主要是针对同一电气回路，若满足三相电流对称、三相设备相同的条件，则可对电路中电流致热型设备对应部位的温度值进行测量比较，根据结果能够判断出设备是否出现异常情况。若三相设备在相同时间内同时表现出温度异常，此时可和同类设备进行比较；若三相负荷电流不对称，必须要进一步考虑负荷电流产生的作用。通常情况下，若同类温差超过规定允许值的30%，就可判断电力设备出现重大异常。

(4) 热谱图分析法。此种分析方法主要是对同类设备在正常情况下和异常情况下的热谱图进行对比，根据两者的对比结果判断电力设备存在的缺陷。

(5) 档案分析法。分析电力设备在不同阶段的各种温度数据，例如：温升、相对温差和热谱图等，根据数据找出电力设备的变化趋势和速率，将目前数据和历史数据相对比，根据对比结果判断设备的异常状态。

3 红外测温检修实例

笔者以所在单位引入红外测温技术对500 kV配电网进行检测为例，对红外测温技术在电力设备运行状态评价及检修中的应用进行分析。

在2013年夏季用电高峰期间，某供电公司的500 kV变电站作为某区域的唯一电源点，共带6个220 kV变电站运行，变压器额定功率为750 000 kW，长期输出功率为600 000 kW，几乎接近满负荷运行，该变电站一次系统接线如图1所示。

图1 1号主变一次系统接线

为了保证该配电网在夏季高峰期能够可靠、稳定运行，公司规定在早、晚2个负荷高峰期对电力设备进行红外测温，并根据检测数据建立异常点图谱库。在检测过程中，工作人员发现4801开关的A相CT接头处温度一直比其他位置高3～4 ℃，于是及时进行记录并上报，且重点对该位置进行监控。2013-08-25T19：00，工作人员发现4801开关A相处温度高达144 ℃，远远高于其他两相开关的温度，通过和以往温度进行对比，可知该处运行异常，有即将发生短路故障的可能性。工作人员立刻对该处进行不间断红外测温，第一次测量结果如图2所示，第二次测量结果如图3所示。

图2 A相CT接头处红外测温结果1

图3 A相CT接头处红外测温结果2

根据2图分析可知，经过2 min 11 s后，该位置处温度升高了14 ℃。相关人员及时对该异常情况进行上报，公司领导综合分析上述现象，判断该位置处A相出现故障，同时启动相关应急预案，在0.5 h内启动电网备用容量，转移负荷35万kW。处理完成后对该位置进行检查，发现A相流变夹片出现裂纹，定性为危急缺陷，及时向上级主管部门汇报并同时进行抢修处理，更换流变夹片，随后通过修试、调度、运行等相关部门的配合处理，于22：30消除缺陷并正常投入运行。

通过红外测温技术及时发现A相缺陷，不仅确保了该区域电网的正常供电，也没有给客户带来任何损失，同时避免了开关流变接头过热造成的短路故障，极大地确保了供电可靠性。

4 结语

综上所述，红外测温技术在电力设备状态检修中投入应用后，不仅能预防一些不易或者很难发现的设备缺陷，同时还能建立设备在线监测机制，促进电力设备由传统的定期检修逐步过渡到状态检修。同时，电力部门要重视和加强对红外测温设备的投入和检修人员的培训，确保检修人员能掌握红外测温原理及其影响因素，推动红外测温技术在电力设备检修中的规范化应用。

[1]陈昱同，何杰，闫杰.红外诊断在电力设备状态检修中的应用[J].山西电力，2011(3)

[2]赵国华.红外诊断技术在设备状态检修中的应用[J].中国科技信息，2010(24)

[3]陈少明，张改杰.红外测温技术在变电站电气设备状态检修中的应用[J].湖北电力，2012(4)

2014-10-24

刘贺云(1981—)，男，河北保定人，助理工程师，研究方向：变电运行检修。