变电站设备运行维护中的红外测温应用

张居雄

摘要：众所周知电网是否得以正常运行与其变电站设备的运行效率有着直接的关系。与此同时，当前形成了越来越复杂化的电网结构。所以除了要确保电网得以稳定运行之外，还要提升其运行的安全性、经济性，保证用户供电。运行人员在日常运行维护中主要是结合人工巡视、带电检测等各种方法检测变电站设备是否存在不足，同时运用红外测温技术检查电气设备发热是否存在缺陷。

关键词：变电站设备；运行维护；红外测温应用

【中图分类号】TN219【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2017）12-0194-02

前言：

在电力行业的发展中，红外测温技术得以普遍性的运用，通过此技术即可更直观、更准确的检查电力设备是否存在故障以及其具体故障点，其准确率非常之高，而且更为重要的是在整个检测过程中无需修改、取样设备运行参数。简而言之，即无需停电可在设备处于正常运行的善存下，准确的诊断电力设备是否存在故障，比如测定温度、识别设备当下的运行状态以及设备性质，设备具体发生故障的部位等等。可见，通过这些检测有利于判断当下设备的实际运行状态。

1红外测温技术原理分析

毋庸置疑所有事物都会发射红外辐射能量，当然了通过肉眼是无法看到的，物体的温度越高，红外辐射能量越强、带电设备红外测温技术在热效应的作用下，可接收并测出物表面温度以及红外线能量。如果物体周围的温度高于-273度，那么其分子运动的红外线波长也会发生相应的变化的，此时只要利用红外测温仪，即可得出被测物体表面的温度，利用镜头转变补测物体辐射红外线，同时形成电信号，由系统自动处理，并形成视频，并在屏幕中显示出热图像。

2電气设备热缺陷及其性质的分类

2.1电气设备发热源。在电压、电流双重作用下，电气设备在正常运行时很容易形成如下三种发热形式：第一种是电阻损耗发热；第二种是介质损耗发热；第三种是铁损致热，在设备处于故障或者正常运行，都会形成如下发热形式，如果设备正常运行，那么热分布正常。假设设备发生异常，那么其发热机理、热分布等都会表现异常。

2.2引起热缺陷的原因是多方面的，主要可分为如下两种：

外部故障：毋庸置疑设备如果长期裸露于空气中，那么极易受自然界温、湿度等各方面因素的影响，使得某些部件可能会发生结垢，从而引起接触不良。加之各种外力作用，破坏，使得导电截面积变小，从而引起发热。假设未能有效连接接头，螺栓，压紧垫圈，那么随着时间的推移，即易发生氧化，另外所使用的元器件质地不佳，或者在安装时未使用良好的工艺，都有可能影响导体的正常性能。

内部故障：相对于外部故障，故障发生在内部，比如绝缘介质、电气回路恶化或者发生故障。也指封闭于设备壳体、油绝缘、固体绝缘等部位。其主要利用如下三种方式进行热传递，其一综合传热学理论；其二分析传导；其三对流和辐射，结合电气设备的实际运行状态同时，全方位解析内部故障，具体需要结合现场检测实例、模拟实验以及内部结构等特点展开，解析内部故障。内部故障而引起的发热故障主要可分为如下几部分：内部电气连接存在故障、接触不良；绝缘脱落、开裂、老化；介质损耗；大型设备的电压、电流存在分布不均、泄流，涡流等，从而引起设备故障；部件负荷过大或者缺油、散热异常等等。

通常认为可分别结合电流、电压解析、考察电力设备的热性质、过热分成。一般认为在设备的连接处所形成的发热，多为电流在经过导电回路电阻时而形成的，如果是此类故障，一般可在平常的工作中检测出来。在温升较小时，设备的发热多在对设备绝缘介质施加电压而引起的，通过普通的检查是很难发现此类故障，且一旦设备由于此种原因而引起异常，那么一般认为缺陷较为严重。除了上述两种之外，电力设备的致热还有一种情况，即其发热原因是综合上述两种效应而引起的，即综合致热型电力设备，即在各个效应的共同作用而引起的过热。结合缺陷性质的特点，一般可分为如下几种：

一般缺陷：即还未发生重大障碍，但是已经存在温差，且温度场有梯度。要求相关工作人员针对这一情况做好记录、存档，结合电流、负荷等情况，分析设备发热的情况，同时可以停电，做好检修、治理等工作，以减少发生缺陷的机率。

严重缺陷：设备的发热情况较为严重，且存在较大的温差、温度场梯度。一旦发现这样的情况，一定要第一时间处理缺陷，并采取相应的处理措施。通常可通过降低负荷电流以及相关检测手段等方法，解决电流致热性设备。而如果是电压致热性，则除了要强化检测之外，在确认缺陷之后，还要第一时间采取相应的措施，以杜绝缺陷。

危急缺陷：即其温度已经超过最高允许温度了，通常指超过GB/T11022，需要第一时间安排处理此类缺陷。

3紅外测温技术的判断方法

3.1表面温度判断法：

设备发热如果属于如下两种情况，即可选择此判断法进行检测：其一是电磁效应；其二电流致热型。

以《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相关规定为依据，对比所设备表面温度（各检测点），合理选择正常相、环境参照体以对比各主设备。一般可结合设备表面温度值以及绝缘介质、材料及各个设备部件的温升极限、温度弯、负荷、环境以及气候等条件，具体判断设备的缺陷属性。此法具有实用性强、简单易行等特点，在实际运行中具有较好的操作效果。

3.2相对温差判断法：

在准确测温的情况下可结合[（T1-T2）/（T1-T0）]×100%，从而得出相对温差值。

分别用T1、T2、T0表示发热点、正常相以及环境参照体的温度。一般利用相对温差法判断电流致热设备，通过此法可在避免环境温度、负荷的影响下，得出更为准确的诊断结果。

3.3同类比较法。

顾名思义也就是通过对比同类型的设备，而达到判断的作用。所谓同型设备主要指符合如下条件的设备：其一运行历史背景相似；其二环境温度一致；其三设备的状况一样。在实际操作时，主要以对比部位温度值为基准，通过此法，即可很轻松的检测出设备是否处于正常的工作状态之中。值得一提的是在实际的运行中，即有可能发生三相设备存在发热故障。不管是电流致热设备还是电压致热设备都可采取此法进行，另外结合同类允许温差、允许温升等也可判断电压致热设备是否存在故障。

3.4热谱图分析法：

假设图像特征存在异常，可具体结合如下方法综合判断、上报：其一是电气试验；其二是带电检测手段；其三是化学试验。

3.5档案分析法：

通过分析各个时期的检测数据，尤其是分析设备各参数的变化速率、变化趋势，即可洞悉设备是否存在异常。另外只有在形成红外图谱库，即获得红外检测设备的相关数据。

4案例分析

4.1案例经过：

在针对220kV某变电站的红外测温工作时，运维人员发现如图1所示，除了1号主变地脚螺栓存在异常之外，其连接地线发热也存在异常，其中1号主变箱体、底座连接螺栓中有三颗螺栓温度达到36.4、38.0、48.4度，其中当时的环境温度、箱体底座连接处分别为10度、45度，其相对温差达到66.9度，其发热为电磁效应所引起的。

4.2检测分析方法：

运维人员采用红外成像仪测温得出如上结果，其中螺栓在正常运行时为16度，当时的环境温度以及底座、箱体的连接地热发热温度分别为45度，最大温差、相对温差分别达到35.4度、66.9度。过年事，运维人员跟踪测试了发热点的温度，紧固了发热点螺丝，但是还是未能从根本上消除发热现象，此时结合GB/T11022中相关规定，利用表面温度判断法，其参考规定主要包括：温升极限、绝缘介质、材料、部件的温度、高压开關设备等，除此之外还充分考量了设备的综合性制热设备、典型图谱库以及当时的气候条件，通过分析指出设备的螺栓受到变压器电磁的影响后，而加大磁通密度，在螺杆中，高密度交变磁形成涡流，从而引起螺栓发热。

4.3处理措施

（1）首先减少螺栓内部属内部发生涡流损耗的情况，合理选择发热螺栓，材料（一般选择导磁性佳，比如硅钢。一方面薄片有利于降低涡流损失，另外一方面在各硅钢片中进行绝缘处理，可有利于控制涡流损耗。基于此，为了将磁感应控制在一个合理的范围内，可偿试在接近螺栓、上下节钟罩区域，填充磁块。

（2）在连接螺栓时，尽可能选择低导磁材料。这样不仅有利于降低内部涡流损耗，同时还具有剔除发热螺栓。合理选择连接螺杆，一般建议选择诸如不锈钢、黄铜等材料，此时，可依据需要改变磁通，这有利于缓解螺栓涡流发热的问题。

（3）在选择磁通时，尽可能选择绝缘热片型，以减少损耗涡流的情况。

5结束语

综上所述，充分说明了维护变电站的正常运行中，红外测温技术扮演着日愈重要的角色，且得以普遍性运用。总之在变电站应用中，红外测温仪得以广泛的应用，同时作为新型的检测方法，通过红外诊断技术有利于高效的检测出设备是否存在故障，进一步彰显非接触式红外测温仪的作用。所以相关人员务必积极给自己充电，夯实红外成像测温技术水平，重点结合日常维护变电站设备的需要，综合解析红外成象测渐的应用情况，刻苦钻研，不断检验、总结经验，夯实技术基础，以确保变电站设备得以始终处于正常运行的状态，为电网的高效运行奠定良好的基础。

参考文献

[1]谭湛.红外成像测温技术在变电站设备中的应用[J].河南电力，2009（4）：56-58.

[2]张金龙，唐培新.远红外测温技术在变电站中的应用[J].神华科技，2010，8（6）：54-56.

[3]中華人民共和国电力行业标准带电设备红外诊断应用规范，DL/T664—2008[3]

[4]红外热像检测，国网技术学院.