变电运维中电压致热型缺陷的红外测温方法分析

郑学斌，刘 玥，屠聪为

(国网上海市电力公司检修公司，上海 200063)

电压致热型设备通常指套管、避雷器、电压互感器、耦合电容器等。这些设备往往由于内部缺陷(如介损增大、局部放电等)，或者外部缺陷(如裂纹导致防水破坏、瓷介质表面污秽等)导致电压分布异常，泄漏电流增大产生故障。这类设备致热效应主要是由电压引起，与负荷电流无关。红外测温是诊断设备缺陷的重要手段，具有普查效率高、检测灵敏可靠、不停电、安全性好等优点。与传统的预防性试验相比，红外测温更能有效地检测出与运行电压、负荷电流有关的设备缺陷，为设备的前期隐患预警、设备故障及状态检修提供有利的科学依据[1]。

1 穿墙套管电压致热型缺陷

运维人员在对220 kV某站1号主变110 kV穿墙套管进行红外测温时，发现C相末屏存在异常热点，温度为16.4℃，比A相末屏相同位置处高出4.7℃，比B相末屏相同位置处高出2.8℃。检查发现，发热位置为C相末屏。

穿墙套管的额定电流大于主变压器额定电流，导电体直径是能满足载流量要求的，一般情况下不应出现局部发热现象。电压致热性故障是由于内部绝缘装置的异常、电压的不正常分布、电流的泄漏等原因造成的。在故障早期阶段，如果使用传统的检测技术是很难被发现的。如果发现温差的数值高于总数值的30%，则意味着设备存在着巨大的缺陷或安全隐患。运维人员应引起注意，考虑是否为电压致热型问题。

根据红外热像及DL/T 664—2016《带电设备红外诊断应用规范》得出，该穿墙套管C相存在电压致热型缺陷。

根据相对温差计算公式[2-3]，计算两个对应测点之间的温度与其中较热点的温升之比的百分数，即

(1)

式中τ1，τ2——发热点、正常相对应点的温升；T1，T2——发热点、正常相对应点的温度；T0——被测设备区域的环境温度。

计算得C相与A相的相对温差为73.4%。因此，判断该穿墙套管的发热缺陷为严重缺陷。

停电检修拆下末屏对其进行解体，末屏的接地情况已经被破坏，这种情况下末屏对地形成了一个电容，这个电容远小于套管本身的电容。按照电容串联原理，将在末屏与地之间分布很高的悬浮电压，从而造成末屏局部发热。运维班组在红外测温检测时及时发现，随后检修班组快速处置，确保了电网的安全运行。由此可见，红外测温技术的应用为设备前期的隐患预警、设备的故障状态检修提供有利的支撑。

2 变电运维中的红外测温技术及其优点

红外测温技术具有不接触、远距离、不取样、不解体特点，可以实时利用自身的功能将热辐射转化为图像，使测试效果更直观、更快速、更准确。红外测温技术在采集电力设备热辐射的基础上，能够检查设备的温度，并同其他监测方式进行比较。

红外测温技术有以下优点。

(1) 红外线监测设备体积相对较小，多为手持式，在使用过程中是不需要任何设备辅助的，并且能够随时移动，可实现全方位、多角度的监测。

(2) 红外测温技术本身具有辐射功能，能够实现独立工作，并且监测数据精准性、时效性有保证。

(3) 因为具有不接触，远距离的优势，在不同电压等级的变电运维工作背景环境下，可以显著提升变电站的巡视效率，并且确保巡视的安全性。

(4) 便捷存储图像与数据，可利用软件实现图像和数据的有效结合，并且实现不同变电站之间的数据共享，对监测结果进行可视化分析。

(5) 因其数据的客观性与科学性，避免了运维人员的主观判断。

3 变电运维红外测温方法

在测温操作前，被测目标面积应充满测温仪视场。当视场比目标尺寸大时，辐射能量会融入测温设备，增大测定误差；当视场比目标尺寸小时，测温设备不会被测量区域外的背景干扰。测温设备所处的自然条件对实际测量结果有较大的影响，所以要考虑充分并且采取合理的对策加以解决[4]。测温时在满足前提的条件下，尽量减小测量距离，保证数据的精准。为避免环境与背景的干扰，测温多选在阴天与傍晚进行。

在变电运维工作中，常用的测温技巧有以下3种。

(1)同类比较判断。对于电压致热型设备，因温差小，应根据同一组设备不同的三相以及同相之间，同类设备之间对应部位的温差进行比较分析，如同套管末屏发热缺陷。

(2)图像的特征判别。将同类设备的正常和异常状态下的红外图进行比较，从而判断设备是否处于正常。在这种情况下，尽量排除干扰因素对图像的影响，比如温湿度光照条件等。

(3)留档图谱分析。对同一设备的持续跟踪与图谱留档，分析该设备不同时期的温度变化与温度场变化，找出设备可能存在的问题。

4 红外测温的运维建议与思考

变电站运维工作主要是设备巡视，要求运维工作人员不仅要巡查各类安全隐患问题，还要检查设备的运行状态。传统巡视采用观察、接触、听觉这3种手段，其中观察存在着较大的缺陷性，很难及时检查出部分电压设备的缺陷，容易导致电力设备出现发热状态。在发热状态之初，技术人员很难发现，要在一定程度之后才能够发现，但此时设备已经出现了不同程度的损坏，导致电力设备的缺陷产生。

根据统计资料显示，在变电站设备故障中发热设备缺陷占据约55%的比例，依靠听觉和触觉的检查方式无法准确检查出设备的运行状态[5]。红外测温在变电运维的过程中就显得非常重要，并且需要结合实际情况，制定最佳的监测方式，监测设备的运行状态。该类套管设备处于半开放式状态，此类设备因长期有顶棚的存在，无法像敞开式设备一样有雨水冲刷，并且该类套管安装方式为横置。随着运行时间的推移会存在脏污灰尘聚集于套管上半部分，对设备的运行造成影响，可能会产生发热的情况。由于位于设备下方，利用红外测温设备进行测温时因角度原因，极其容易遗漏此类发热点的测温。在测温时，不以单一设备的单一角度热成像图作为唯一评判标准。

运维人员的技术水平关系到运维工作的质量，在变电运维工作开展的过程中，需要对红外测温技术进行培训，不只是学会用设备，更要学会红外测温的各类方法，才能在测温的过程中第一时间发现可能存在的缺陷，予以重视，确保电网设备的安全运行。