红外成像技术在变电运检中的应用

陈婷婷

（德阳供电公司，四川德阳 618000）

0 引言

红外成像技术是利用红外探测器、光学成像、物理镜技术，接收红外探测器发出的辐射信号，通过光谱滤波技术、空间滤波技术，使这些信号集聚在图形上，准确地反应红外探测器发出的光敏源，进行精准定位，并通过扫描原理进行单元分析或系统分析，放大光线转换，提高图像分析的精确程度。

1 红外成像技术在变电运检中的应用

红外成像技术可以通过放大处理，将红外线辐射转化为标准视频形式，展现在一体化设备的读取屏幕上。该项技术可以测得变电设备表面的温度，同时利用定向波长吸收技术，对一些特定性的空气进行全面的反射与分析，从而在看不见的光线环境内，进行气体外泄的检测，将检测数值以直观的形式展现出来。

目前，变电设备检测中应用的红外检测成像设备，主要有一体化大型检测设备和移动式便携设备，这两种设备都可以通过高压电气设备进行红外线检测，并展现为数字信号形式，在变电设备不停机的情况下，检测设备运行情况。通过这种方式可以及早发现变电设备的异常发热、绝缘降低、漏气等问题，对设备保护的安全性能进行系统的检修与运行指导[1]。

2 红外成像技术在变电运检中的应用要点

2.1 温度检测

一般来说，变电运维设备的发热主要是由于电流通过引起导体阻力过大，或是绝缘受潮以及设备原件老化等。应用红外线可以精准地对变电设备进行温度检测，从而更好地发现表面温度的变化情况，进行同类比较，通过红外线图像进行表面温度的差值计算，并将差值归类到变电设备运行过程中的温度档案，进行纵向的实施分析与设备对比。

（1）表面温度测定。通过测定表面温度，对变电设备的电流热型、电磁热型进行系统分析，判断变电设备内部的材料运行、绝缘运行、温度上升等状况，根据数据分析温度是否超过极限值，并结合拼接设备所处的环境、气候、湿度条件、负荷大小等进行综合分析。通过同类比较的方法，判断该设备是否与同一环境中的其他设备、或同组中的其他设备存在显著的温度差异。判定时，应尽可能地排除干扰因素，以提高判断的准确性。

（2）温度检测条件控制。温度检测中要控制好检测环境的系数，一般来说，风速＜0.5 m/s，检测通电时间＞24 h，保障设备运行的整体系数，以完全体现设备的正常运行状态。要从具体的观测角度，找到几个最好的观测点和观测方向，并对最佳的温度检测位置进行调整，在电子设备上进行相应的标记，以方便后期重复检测中进行核实。

技术人员要根据被检测设备的辐射率进行相关金属材料的检测，避免红外线辐射对金属材料造成氧化。检测前应用有限元参数分析方式对辐射率进行系统控制。根据检测设备所处的环境以及气温的变化情况，选择合适的参照物体，尽可能选择同组中的同型号变电设备，这些设备要基本保持在同一方向或同一工作现场，以方便对检测后的数据进行对比。

（3）案例分析。上海市某变电站，在对220 kV 的主变间隔变压设备进行红外温度检测过程中，发现一号主变压测套头A相接头存在温度异常现象。红外光谱检测显示：①变电设备所处的环境温度为20 ℃，湿度60%；②目标辐射系数0.9，风速0 m/s；③环境参考温度21.3 ℃，目标距离5 m；④额定负荷3150 A，测试时负荷63.02 A。

通过红外线的精准温度检测发现，造成异常发热的原因是A 处接头接触不良，温度为40 ℃，超标12.5%。经过系统排查，发现A 处套头部分接头氧化锈蚀，导致接触部位电阻增大，热点温差为15.4 k，相对温差为82.4%。根据检测结果，对接口部分的金属零件进行更换后，发热现象消失。

2.2 悬式绝缘子检测

悬式绝缘子是变电设备的主要配件，由于生产制造工艺的问题，安装问题以及后期调试问题，悬式绝缘子在工作的过程中，很容易出现系统内部的裂缝，湿度吸收量增加，内部形成气孔结构，导致内部与外部的压力分配不均衡，局部出现应力集中现象，使绝缘子的系统构建自然劣化，绝缘系数下降，产生不同程度的材料膨胀。在外部环境的影响下，冷热系数不均匀，产生强电场，影响绝缘能力。

（1）红外成像检测。应用红外检测成像技术，根据不同悬式绝缘子的运行状态，对发热损耗、介质损耗、表面漏电、系统老化、内部穿透性等问题进行相应的检测，判断设备运行中存在的状态变化。可以通过红外成像，直观地检测到绝缘子与环境之间的相互作用关系，尤其是判断绝缘子与环境之间的温度差异，从而调整零差别参数设置，提高红外检测的精确度。通过成像仪观测环境因素、污秽程度、零值绝缘子位置以及相关的系统参数，提高检测的精确度。

（2）检测要点。①在绝缘子检测过程中，要保持红外线成像仪温度处于合理范围内，使用30 min 之后，要对红外成像仪进行参数调整，避免长期使用对检测造成负面影响[2]；②在夏季或者密闭环境内进行绝缘子检测时，由于正常绝缘子发热功率会随着温度的上升而不断减少，因此，检测技术人员要控制好温度的差值，将被检测绝缘子与正常绝缘子之间的温度差异降到最低范围内，尽量避免在高温环境下进行红外线检测；③通过暖通空调系统对环境温度进行控制。要尽量避免在湿度过大的环境内进行绝缘子检测，检测前分析环境的空气湿度。空气湿度＞60%时不可以检测，空气湿度处于40%～60%时，可以分析电阻的运行状态，保障电阻的运行效率以满足检测要求；④分析水汽造成的正常绝缘子表面电阻值增加现象，避免由于暂时性的零值，导致绝缘子检测的准确性受到影响。

（3）案例分析。上海市某变电站在对500 kV 的变电设备开展悬式绝缘子红外线检测过程中，发现二号门架处的一台变电设备第二片绝缘子温度相对较高。系统检测结果显示该部分的热点温度为20.8 ℃，绝缘子串靠近导线部分发热现象非常明显。对系统缺陷进一步检查中，根据红外线图谱显示，找到发热中心的热图像，并分析其与正常绝缘子之间的温度差值。对该绝缘子串进行了及时更换后，再次进行红外线成像检测，发热现象消失。

2.3 漏气检测

变电设备中的一些充气类设备，在法兰密封面、密度继电器表面密封处、罐体预留孔密度处、充气口、管路口、设备本体、砂眼等位置，都可能出现漏气现象。应用红外成像技术可以对漏气现象实现早发现，早处理，提高设备检测预警方案的系统性程度。

（1）密封圈漏气分析。应用红外成像技术，发现由于密封圈缺陷造成的漏气现象，尤其是在安装一台新的边界设备过程中，检测到由于安装工艺问题导致的漏气现象，围绕法兰圈进行红外成像检测，及时通过温度观测进行漏气点查找。

特别是在换季期间，空气温度差值较大时，变电设备密封口处很可能由于冷热系数的问题而发生漏气现象，通过红外成像技术进行隐患排查，可以降低事故发生的概率，提高设备检测的管理精确度。

（2）检测要点。①漏气检测过程中，要从3 个以上的不同方位，对被检测变电设备进行系统性的检测，以保证每个漏气点都可以被发现[3]；②应用电子表格记录、图像记录以及信息技术模型记录等方法，对检测中出现的可见光图像进行系统分析，整合红外光谱，形成一个漏气现象的综合检测图谱，便于工作人员对于不同的变电设备以及变电设备的不同检测情况进行横向与纵向对比；③检测前，要保持现场处于通风良好状态，一般来说，要提前15 min 开窗通风，保证所有被检测变电设备与氧气充分结合。

3 结语

综上所述，红外线成像检测技术在目前的变电运检中有着重要的应用，可以作为一种常用手段加入到变电站系统运检维护中。研究红外线成像技术在变电运检当中的应用，及时分析变电设备故障信息进行故障点定位。可以降低停电概率，提高变电检修工作效率。