变电运维中红外测温技术的应用

变电运维中红外测温技术的应用

摘要：工业用电和居民用电快速增长的背景下，对电网设备以及变电设施的性能提出较高的要求。通过红外技术来探测设备内部的零部件的工作情况，进而有效地减少维护工作量，避免对设备的拆卸，设备正常工作以及设备的质量带来影响。通过红外设备可以发射红外线来探测设备的内部故障，红外探测设备使用简便高效，性能强大，在电力企业检修作业中得到广泛使用。

关键词：变电运维；红外测温；应用

引言

近些年来红外测温诊断技术得到了较好的发展，在电力系统设备的监测诊断中得到了推广应用，进一步提高了电气设备运行的可靠性，为电力系统的良好运行做出了较大的贡献。

一、电气设备出现发热情况的原因

在使用电气设备的过程中，由于受到多因素影响可能会出现发热的情况，比如电流、电阻、电压以及介质损耗等。在电气设备故障问题中，其中发热故障出现的概率要大一些，而由于设备温度上升引起设备的绝缘性能降低、变形等，都会对电力系统的正常运行产生损害。从物理学定律的角度看，电气设备出现发热情况主要看设备电路中的电流以及电阻，如果电气设备在正常运行的状况下发生电流增大，通常原因是出现短路或者是增加了负荷。而线路中出现电阻增大通常存在的原因有导体之间存在不平整的接触面、电流有局部增加等。另外，涉及到设备其他方面的缺陷，比如设计不当，使线路在连接后出现电阻过大的情况，因而使电气设备发生热故障。还有变压器如果出现铁损，使其绝缘性能下降，因而造成电流增加，使设备运行出现发热情况。

二、红外探测方法

（一）温度探测法

通过国外探测设备对物体的表面进行照射，以及将红外线照射到物体内部，接收到热辐射，进而可以探测到物体表面和内部的温度，来检验设备是否处于正常工作状态。往往变电设备在异常工作情况下，会产生较大的热量，而使设备表面温度高于正常工作的温度，进而就可以在红外探测设备发出警报，表明变电设备有故障问题[1]。

（二）温度差探测

温度差探测法主要是针对设备在不同的季节、气候下所形成的温度差，而这时红外探测设备就可以诊断出变电设备内外部的温度差，并进行对比，以显示设备的工作异常情况。

（三）同型号法

通过红外设备探测器发射的红外线诊断在同种工作条件下，同一种型号设备表面的温度，来进行判别变电设备是否存在故障问题。两种设备温差较大，则表明这两种设备，其中有一个设备时工作异常，产生故障，往往是由于温度过高的设备，出现故障概率较大。

（四）图谱分析

图谱方法主要是利用变电设备，以往温度探测出来的历史数据，进行对比分析，将现在诊断出来的温度参数与以往同条件下的温度值进行对比，判断设备是否处于正常工作的状态。

三、实际应用

（一）工作质量的提高

使用红外探测设备可以有效地提高设备的工作效率，在传统的检测方法中，

过多的依靠个人经验的来判断设备的工作异常情况，使用耳朵听设备内部零部件

摩擦的声音，以及通过眼睛来判断变电设备的工作状态。利用人工经验会产生较

大的误差，而且无法精确判断设备内部故障位置，进而就必须使用仪器设备。这

时红外线设备的应用，有助于电力工作人员检查变电设备故障，给工作人员节省

大量的测试时间，这种设备简单、易于携带，在国内的多家电网公司逐步普及使用。

（二）图谱红外分析。

从红外分析图中可以看出，电容器熔丝与母排连接处的温度在整个图谱中是

最高的，显示为61.5度，而与其相邻的两边连接处温度差值较大，分别为36.5

度和38度，根据相对温差测温诊断方法进行有关计算，得出温度异常点与正常

温度的相对温差，电容器保险丝与母排连接处分别得出的相对温差是67%和64%，根据有关红外诊断规范中对设备异常的检测依据，设备连接处的温度规范值相比，热故障的出现属于红外测温的一般异常。

（三）异常处理。

电气设备检修工作人员在检查过程中发现，电容器组中某电容器保险丝和母

排连接处的螺丝有了较为严重的磨损情况，而且母排在长时间工作的状况下，表

面和空气发生相应的反应，从而出现氧化膜，这样就会使两者之间的连接出现接

触不良状况，电阻增大而使设备出现过热的问题。因此，要相应的更换电容器保

险丝，同时对母排连接处位置进行打磨。后通过红外测温技术进行了再次诊断，

发现并没有再出现设备使用过热的情况。相关技术人员对设备进行解体后返厂进

行试验检查，对母线电磁单元进行高压试验以及油检验，然后发现电容器、变压

器以及油检验都没有问题，而是中间变压器的绕组阻尼出现异常情况，进一步检

验得出阻尼器电容劣化，从而使电磁单元出现过热情况。变电站中母线电磁单元

的二次端子盒出现进水问题，使其受到潮湿环境的影响出现锈蚀问题，进而使电

流出现泄漏，使其局部出现过热情况。另外，电容器绕组阻尼件由于受到元件老

化问题，使得器件运行中通过的电流出现猛增情况，这样电压互感器电磁单元才

会出现局部过热的情况。

（四）隔离开关处检验

变电设备的隔离开关在电力系统中，是比较常见的电力器材。隔离开关作为

电力控制的主要设备之一。因此长期地使用开关会缩短开关的使用寿命，开关内

部受到磨损，长此以往就会导致开关无法与接口合拢，影响整体电网的运营。开

关的质量也影响开关的使用效果，开关的材质是否达标，是否符合既定的规定，

都是导致后期开关产生发热的重要原因。空气容易氧化开关，在外界太阳暴晒的

情况下，容易导致开关设备老化、风化，风化后的开关，其内部电阻会增加电阻值，进而在设备内部产生大量的热，导致电力设备温度升高。

（五）红外测温过程。

某电力企业的220kV变电站中，在一次进行红外测温诊断时，检测出一组电

容器发生温度异常情况，进行红外测温得出的结果是电容器组的母排过热，设备

局部温度最高达到60度，而外部环境的温度是26度，两者之间产生34度的温

升差，与相关规范中规定的温升极限标准存在一定的差值，然后工作人员将电容

器保险丝和母排连接处做了红外成像，检查出连接处温度值过高，于是利用红外

图谱在分析软件中进一步研究。利用红外测温仪对设备的表面温度进行检测，严