带电设备红外测温定位技术探讨

2014-12-10魏琴梅杨艳军

山西电力 2014年6期

魏琴梅，杨艳军

（国网太原供电公司，山西太原 030012）

0 引言

电气设备的安全运行条件：一是导体的导电性能良好；二是介质绝缘性能良好。介质的绝缘性能试验，国家早有试验规程和大量的仪器设备。而导体导电性能的好坏，至今还缺乏有力的监督手段。电力设备的许多故障模式都是以设备的热状态异常表现出来的，目前通过红外诊断可以判断出设备有无故障及故障属性和严重程度。

1 红外诊断的背景

1.1 电气设备安全运行的需要

运行设备局部过热或温度异常的原因很多，导体连接不良，材质欠佳，绝缘受潮劣化，过负荷运行，虚假油位，漏磁涡流等都是原因所在。这些故障现象在红外诊断技术方面可分为两大类：即设备的外部热故障和内部热故障。

外部热故障是指传统室外高压断路器、电流互感器、隔离开关等主设备。由于太原地区的空气污染严重，长期的日晒、雨淋，设备的接触部位都为金属材料，触头氧化接触不良，导体的导电性能的劣化，接头接触电阻增大，进而造成导体温度升高；而且时间越长，温度越高，导体的电阻愈大。根据焦尔楞次定律（Joule-Lenz's Law），载流体所产生的热量[1]

式中：Q——载流体热量；

I——通过载流体的电流；

R——载流体的电阻；

t——电流通过载流体的时间。发热量取决于回路的电阻，流过的电流及流过电流的时间。其中回路电阻除与导体材质和接点连接工艺有关外，还受外界有害气体和各种电动力、机械力的间接影响，而负荷电流仅与运行方式和工况有关。这种外部热故障是电网事故频繁发生的重要原因之一。

电气设备的内部故障主要指封闭在设备外壳内部的故障。其产生温度异常的原因有5种：内部导体连接不良；内部介质损耗增大；内部电压分布畸变或泄漏电流过大；内部绝缘受潮劣化，绝缘距离不足等引起局部放电，进而发展为热击穿；设备内部缺油等。可见，内部热故障不同于外部热故障，其故障性质多种多样。内部结构复杂，而红外辐射不具有穿透能力，热像仪接收到的只是传导到设备表面热能构成的热像图谱。根据热传导和对流特性，由内部故障点发生的热量将主要通过与其接触的联接件、绝缘油和气体等传导和对流换热。从外部对与其相关的部件进行红外热像图谱分析，即可诊断出内部热故障。分析设备内部故障，温度不是决定因素，重要的是温度场的分布状态及与同类设备相比较。在有些设备热像图谱上看到的最高温度区往往不是故障点，低温度区都是故障点。如储油设备的缺油现象。

1.2 设备状态评价的依据

国网太原供电公司电力设施实行状态检修5年来，变电站的各类检修、操作减少，管理人员、运行人员、检修人员的工作量有所减少，但操作人员对设备巡视检查维护、红外测温的工作量加大。红外诊断技术能在不接触、不停运、不取样、不解体的状态下，简单方便利用检测到的红外辐射信息生成红外图谱进行分析，对设备提前诊断，状态显示快捷、灵敏、形象、直观、检测效率高、预知检修；不仅提高了设备的可靠率，劳动强度低，为开展设备的状态维修提供了客观、正确、科学的数据，使设备的状态检修更具有针对性，有利于实现电力设备的状态管理和向状态维修体制的过渡，而且易于进行计算机分析，促进向智能化诊断发展。

2 “红外检测定位垫”的应用

2.1 红外测温仪的使用条件

红外测温检测现场在近距离观察被测设备时，必须做到专人监护，与带电设备保持足够的安全距离，并防止碰撞两侧、上部及后部的物体。严格遵守《电力安全工作规程（变电部分） DL—408》[2]、《电力安全工作规程（线路部分） DL—409》[3]规程，对晚上进行的红外检测，光线不好，在改变检测位置时，一定要注意地面状况，如电缆沟、树木、草坪、水沟、路沿等防止摔跌。本文将设备的测温最佳位置定点后，有效防止盲目寻找位置，保证测温的有效性和人身、设备的安全。

2.2 红外测温仪使用的影响因素

检测人员对本班组所使用的红外测温仪的熟练操作，对按键、调整、字体、格式的正确应用，直接影响测温的准确性。测温仪自身设定的模式、格式也对其有影响。设备发射率目前采用0.92。本文将设备的测温最佳位置定点后，在同一方位，同一角度，同一距离进行检测1台设备的三相数据，对设备的测试结果进行比较。在现场检测时应尽量避开背景辐射的影响，如灯泡、烟囱、发热管道、太阳光反射等。

2.3 红外检测定位垫的应用

对变电站设备的红外测温过程中，有一系列主客观因素会对温度结果产生影响，测温时的站位、角度、与电气设备的距离等都会影响每次所测的温度。为使每次检测数据有可比性，比较判断设备温度变化，保证红外测温工作的准确性，更有效诊断缺陷类型，靠运行人员记忆站位的定点定向方法不能保证各次检测站位一致；尤其对异常温度的跟踪检测，能有一种定点定位测温技术，缩小测温的人为误差，排除盲目性。变电运行维护工区在所辖的变电站进行深入细致地分析和研究，总结出“红外检测定位垫”的测温方法，见图1。

图1 红外检测定位垫

在一个硬塑料垫上用颜色分区；用符号定向定位。垫由一V字分界线分成定位区2和站脚区6。定位区2内，定向箭头1对称配置在垫的纵对称轴线前端，指向被测点所在垂直地面线。站脚区6内有一对分左右的脚印形脚位3，两脚位3的并脚点4处于垫的纵对称轴线上。两脚位3的廓线与V字两边线和顶线延长线相切。垫的四角各有一钉眼7，供钉入钢钉固定于地。垫的四边有一圈坡边5，使垫对地不会形成凸起，以免人脚把垫碰松。垫的背面有一层胶，并有护膜保护。在不允许钉钉的地面粘垫于地。使用时，应先选定测点，根据测温点位置图确定红外成像仪测温仪支架（或人）的位置，再从测点至被测点在地面的垂直投影点连一直线，使垫纵对称轴线与之重合，并使定向箭头1指向被测点的垂直投影线。测量时，无论脚大小，脚尖顶住定位区2的边；两脚后跟靠紧，并使并脚点4处于垫的纵对称轴线上。

检测到电气设备有发热异常时，对设备的发热部位进行跟踪“重点测温”，检测人员采用移动“红外检测定位垫”的方法，将红外测温的支架放在测温垫上，将测温位置、测温角度固定，使每次测温都有相同的红外图谱，建立带电设备的红外图谱库，对带电设备运行状态进行分析、对比和归纳总结，监视缺陷的发展趋势。