变电检修中红外检测技术的应用研究

陈 淼

（国网福建省电力有限公司宁德供电公司）

0 引言

将红外探测技术用于变电检测， 不仅可以精准定位故障位置， 还可以提高整体检测效率， 还能在设备故障发生前， 提前转移设备负荷， 促进故障设备与正常设备的相互分离， 防止发生大范围停电事故。当前很多生产企业运营过程中， 都会在生产线上配备与之对应的红外线成像检测装置， 通过该装置的检测， 既可以防止故障的发生， 又可以提高设备故障检测的效率。但目前， 部分电力公司在开展变电检验工作中还存在着某些缺陷， 需要结合实际情况进行改进。因此本文分析了红外检测技术在变电检修中的具体应用，并进行了较为详细的论述[1］。

1 变电检修的意义

变电检修是指对电网中正在使用的电气设备进行全面的检测， 并对其存在的隐患进行及时的排查和解决， 确保电力设备的安全稳定运行。通过这样的预防性维修， 既能提高电力设备的使用寿命， 又能节约相应的费用， 同时还能确保电力设备能够长时间地保持在一个正常的、 稳定的工作环境中， 从而从本质上降低了设备的失效几率， 保护设备和人员的安全性[2］。

2 变电检修中红外检测技术的应用

2.1 检修变压器热故障

变压器的结构非常复杂， 而且具有较多的传播途径。在使用的时候， 变压器的内部会出现过高的温度， 如果在进行具体的检测的时候， 单纯地使用红外检测技术来判定故障 （图1 为变压器套管红外测试图）， 那么通过检测获得到的数据准确度比较低。所以， 在进行具体的检测时， 在使用红外检测技术的同时， 要将其它的检测技术结合起来， 其中较为常用的有油色谱分析技术等， 以提升检测的准确性， 顺利完成检测任务。在对变压器进行检测的时候， 如果遇到了接近外壳或裸露在外面的情况， 或者是传输路径相对简单的部件， 或者是发生过热的情况， 可以利用红外检测技术来进行相应的检测工作， 可以达到很好的检测结果[3］。这里面比较常见的问题包括箱体内出现漏磁现象而引起的涡流过热、 变压器冷却系统堵塞等各问题。在对变压器油枕进行检测时， 要根据实际情况， 对变压器油枕进行设置， 进行具体的检测时， 可以合理检测油枕是否存在变压器油缺乏问题。根据对大量变压器的应用情况、 检测记录的分析， 可以确定变压器油位故障发生概率比较低， 但是一旦发生了故障， 就不能将油位正常数值呈现出来。总之， 在确定所采用的变压器油位时， 在进行检测作业时要适当借用油温差， 也就是在正常情况下， 变压器内油温要高于油枕外的温度， 所以， 可以利用红外检测技术， 来进行对变压器内油位清孔是否满了的检测。此外， 利用红外检测技术， 一方面可以判断出变压器中是否存在少油的现象， 从而可以进一步提升故障确认的准确性， 另一方面也可以将变压器中的油位较低的状况显示出来， 从而可以提升对变压器的检测质量。基于以上技术的操作及原理应用， 将红外检测技术用于某电厂内的所有主变油位异常的变压器的检测过程中， 通过红外技术的检测， 可以发现该电厂内3 台变压器油位表在运转时出现了故障， 在发现问题后， 技术人员对出现的问题进行了处理， 检测结果准确， 处理速度快， 减少了进行检修作业时的停电时间。

图1 变压器套管红外测试图片

2.2 检修断路器

维护变电站设备的时候， 可以利用红外检测确定断路器的运行状态， 可以确定断路器载流电路接触不良的情况吗， 因此检测设备发热故障。比如， 在对SF6 气体绝缘类断路器进行检测时， 围绕着红外图像进行分析， 在进行实际检测作业时， 要综合考虑设备的结构组成， 从而对故障做出准确的判定， 在此过程中， 可以利用红外温度成像获得检测结果， 所获得的结果可以清楚地反应断路器的运转状态， 如果设备在运行时发生故障， 则可以在实际工作时观察断路器的高温情况， 快速准确地找到故障位置[4］。例如以 Ⅴ型变电所为例， 通过对 B 相合闸开关的红外测试， 结果表明， B 相合闸开关的红外线测试结果与其他两个相合闸开关的红外线测试结果一致。在对固定断路器结构进行分析的基础上， 可以看出， 穿芯电流互感器嵌入高温部位， 再对变压器接线箱进行检测， 可以看出二次端子会烧坏断路， 造成断路器的温度过高。另外， 将红外线探测技术广泛运用于断路器的内损维修， 不但能够提升断路器的定位和判定的速度， 还能够提升断路器的定位精度。但应重视与技术检验相配合， 对故障进行及时处置， 以避免出现“带病生产”，从而引发电网运行中的安全事故。

2.3 检修互感器

在长时间使用的过程中， 电压互感器有可能会存在铁芯缺陷、 绝缘机制缺陷、 绕组缺陷等问题。但是， 在设备正常工作的时候， 它的损耗较小， 相应的相间温差和升温都较小。此外， 这个结果还是在排除了外部环境风力所造成的影响后得出的， 如果再加上微风制冷的影响， 温差也会减小。在电流互感器中，导体铜耗、 铁芯铁损耗、 绝缘机制损耗都是设备可以正常发热的重要因素， 在设备运转过程中， 如果是正常的散热， 那么散热焦点主要集中在顶部储油柜出线处。变压器装置在使用过程中会产生的失效原因有：1. 由于绝缘媒质的原因造成的失效。2. 因接触不良所致之失效。以此为依据， 运用红外线探测技术， 对所选变压器进行维修。另外， 在进行变压器的外部维修时， 尤其是在对设备缺少油， 或者是由于引线端的接触不好而引起的故障进行维修时， 也可以采用直观的方法。例如某变压器厂针对全厂主变内所有有为异常的变压器开展红外检测工作， 通过检测发现两台变压器油位计出现了故障， 最后判断出是因为没有油而引起的的故障， 并对油进行了补充， 从而消除了该问题[5］。

2.4 检修二次设备

TA （电流互感器） 二次回路是变电站重要的一部分， 它在实际工作中经常会发生发热故障， 而产生的发热原因是由于端子松脱或有腐蚀问题。使用红外检测技术对此类设备进行检测时， 维修作业应将全部工作置于中心端子排 TA 端子一类的位置。直流二次回路也是变电设备的重要组成， 在检测设备时， 发热关键点集中在直流屏上， 进行具体维修作业时， 应该将重点放在断路器、 熔断器等部位。比如， 在一个变电站中， 技术人员在对直流变电站设备进行年检时， 发现直流屏调压控制背板位置的接线柱出现发热， 经测试， 其温度为80℃。技术人员在发现了异常情况之后， 对其进行了深入的检测， 经检测发现该装置的连接螺栓出现了松动的问题。在交流二次回路检测过程中， 利用红外线探测技术对装置进行探测， 探测时应着重于检测空气开关断路器。经维修统计， 变电站内二次回路出现了端子排发热， 共有四个故障点， 该检测可以精准定位故障点。可以看出， 在变电检修过程中， 采用红外线探测技术， 能够有效地提升故障探测的效率， 并能有效地防止因接触失效导致设备失效。

3 检修出现连接板发热

在变电站运行阶段， 可以利用连接板连接各个进出线， 开展正常检修工作的时候， 很少会检修连接板， 经过长时间运行， 将会增大连接板的接触电阻，影响到变电站运行的安全性。针对这种情况， 技术人员可以在故障检修过程中利用红外检修技术， 统一检测站内的连接板 （图2 为将军帽接线板发热红外测试图）， 确定连接板是否需要维修。此外用红外线检测技术， 还可以通过直观法指导检修工作， 切实保障变电站运行的安全性[6］。

图2 将军帽接线板发热红外测试图

4 变电检修中红外检测技术应用注意事项

（1） 因为红外线在透射时， 会受到空气的吸收而产生一些衰减， 所以进行红外线探测工作时， 必须在空气中的相对湿度小于75%， 并有良好的天气条件下进行。

（2） 当太阳直接照射或强光照射时， 光线反射和红外测温设备波长之间存在交叠范围， 将会对红外线测温仪所测得的温度值产生影响， 从而导致测量错误。所以， 在进行红外线探测时， 要尽量选择夜间或多云天气， 而在白天则尽量避开太阳。

（3） 在室外测试中， 由于风场的存在， 会对仪器表面的散热性产生影响， 而有缺陷仪器的热能又会随风而散， 而被测对象的表面温度又不能反映仪器的发热状态 （图3 为风场对红外测试影响对比图）， 所以，在野外测试中， 最好是在没有风或微风的条件下进行。

图3 风场对红外测试影响对比图

（4） 一些失效的装置， 当装置负载增加时， 其过温也会增加。所以， 在进行红外线温度测量时， 必须对被测装置的载荷进行详尽的记录， 特别是当装置载荷达到峰值时， 更能反映装置是否有缺陷。

5 结束语

总之在变电检修过程中利用红外检测技术， 技术人员无需接触变电设备接口就能完成检修工作， 可以高效完成检修工作任务， 而且可以安全性地开展检修工作， 避免发生安全问题， 达到经济性的目的。