1紅外熱成像儀原理

紅外線是由物體內(nèi)部發(fā)射出來的,而一切溫度高于絕對零度的物體都在向周圍空間發(fā)出紅外輻射能量,物體輻射的能量決定了其發(fā)射出的紅外線的波長,在千攝氏度以下的物體中,物體表面輻射出的最強電磁波是紅外波。所以,對物體紅外輻射能量進(jìn)行測量便可以得出物體的表面溫度,這就是紅外熱成像儀測溫的客觀基礎(chǔ)。紅外成像利用紅外探測器讀取物體表面的紅外輻射能量,將物體表面的溫度分布規(guī)律轉(zhuǎn)化為直觀的人眼可識別的圖像。

2變電設(shè)備中發(fā)熱缺陷的常見形式

在設(shè)備運行的過程中,影響發(fā)熱的主要因素是電流和電壓。電流致熱型設(shè)備的發(fā)熱一般是由于導(dǎo)線的截面積太小以及觸頭接觸不良造成的,而電壓致熱型缺陷一般是設(shè)備內(nèi)部絕緣降低、電壓分布不均、泄漏電流較大等原因造成的。對于電壓和電流造成的設(shè)備發(fā)熱缺陷類型,又可分為設(shè)備的外部發(fā)熱缺陷和內(nèi)部發(fā)熱缺陷。

2.1變電設(shè)備外部缺陷致熱

變電站內(nèi)設(shè)備的外部缺陷過熱,一般是由于設(shè)備長期暴露在空氣中,風(fēng)吹雨淋及氧化作用使線路電阻過大,從而造成設(shè)備急劇發(fā)熱。這種缺陷產(chǎn)生于設(shè)備的外部,一般能夠直觀地觀察到。還有一種情況是在設(shè)備的維護(hù)或檢修過程中,水漬、油污、油漆等掉落在了設(shè)備上,使設(shè)備發(fā)生漏電現(xiàn)象,溫度不斷上升,進(jìn)而造成發(fā)熱缺陷。

2.2變電設(shè)備內(nèi)部缺陷致熱

內(nèi)部缺陷致熱,主要是由于設(shè)備內(nèi)部的故障造成發(fā)熱現(xiàn)象,這些發(fā)熱部位一般都密封在一個空間內(nèi),無法通過變電人員自身識別得知。發(fā)熱的主要來源是設(shè)備內(nèi)部電氣零件故障,比如設(shè)備內(nèi)部電路接觸不良,或者電氣連接不充分。我們可以利用手持式紅外熱成像儀來描繪設(shè)備內(nèi)部溫度,然后結(jié)合現(xiàn)場的實際情況具體分析,從而明顯提高處理缺陷的能力和變電人員的運維水平。

3紅外熱成像技術(shù)在變電運維中的實際應(yīng)用

在對實際設(shè)備進(jìn)行測溫時,一般晚高峰是最合理的數(shù)據(jù)測量時間,此時為用電高峰期,并且環(huán)境因素干擾較小,測量效果最佳。此時,可以根據(jù)測得的紅外云圖和設(shè)備的綜合狀況,進(jìn)行橫向和縱向?qū)Ρ?來判斷設(shè)備的運行情況。

狀態(tài)檢修是一種根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來有計劃地進(jìn)行的設(shè)備檢修,首先要預(yù)知設(shè)備的狀態(tài)信息,預(yù)知設(shè)備的故障,然后根據(jù)預(yù)知的故障信息合理安排檢修項目和周期。在變電設(shè)備的狀態(tài)檢修中紅外測溫技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用,通常運維人員的定期巡視和檢查僅僅是對設(shè)備的運行指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了檢查,便視為設(shè)備的運行狀態(tài)正常,而實際上很多細(xì)微的變化并不能很快體現(xiàn)出來,紅外測溫技術(shù)則進(jìn)一步彌補了我們巡查的內(nèi)容,使電氣設(shè)備內(nèi)部缺陷和隱患的檢查方式得到了完善,避免了故障的發(fā)生。

3.1紅外測溫在導(dǎo)線線夾處的應(yīng)用

導(dǎo)線線夾作為電力系統(tǒng)中的重要組成核心,若出現(xiàn)發(fā)熱,不僅會對系統(tǒng)的運行造成威脅,嚴(yán)重時還有可能造成整個電網(wǎng)癱瘓。而紅外測溫儀能發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線線夾的異常發(fā)熱部位,預(yù)防電力事故的發(fā)生,提高電網(wǎng)供電的可靠性。線夾發(fā)熱的主要原因是其長期暴露在空氣中,經(jīng)過風(fēng)吹雨淋線夾的彈簧墊發(fā)生氧化,致使線夾出現(xiàn)松動,從而造成線夾接觸不良,給線路的運行帶來了不安全因素。所以運維人員要定期對線路上的線夾進(jìn)行檢測,對溫度有明顯異常的導(dǎo)線線夾,上報缺陷,及時消缺,減少對線路的威脅。圖l是利用手持式紅外測溫儀測得的某35kv進(jìn)線處線夾正常工作時的紅外溫度云圖。

圖1某35kV進(jìn)線處線夾紅外測溫圖

3.2紅外測溫在隔離開關(guān)處的應(yīng)用

隔離開關(guān)又稱為"閘刀",無滅弧能力,作為一種作為高壓開關(guān)設(shè)備,在變電運行過程中多面臨發(fā)熱問題,尤其是在電阻值增加、合閘不到位等情況下,閘刀的溫度會出現(xiàn)持續(xù)攀升的趨勢。嚴(yán)重時不僅會對設(shè)備和電網(wǎng)造成嚴(yán)重的威脅,若持續(xù)發(fā)熱還有可能引發(fā)安全事件。隔離開關(guān)發(fā)熱主要是由以下兩種原因造成的:首先,隔離開關(guān)暴露在空氣中,致使刀口發(fā)生氧化,兩個觸頭接觸面會形成一層氧化膜,從而增加了接觸電阻,進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象:其次,在倒閘操作過程中,可能會出現(xiàn)合閘不到位的情況,使開關(guān)動靜觸頭接觸面積和壓力不足,導(dǎo)致開關(guān)局部發(fā)熱,甚至因為電流過大燒蝕焊接,無法分開,嚴(yán)重者可能產(chǎn)生電弧,造成相間或?qū)Φ囟搪贰６眉t外測溫技術(shù),運維人員可以盡早發(fā)現(xiàn)發(fā)熱部位,及時消除缺陷。圖2是某母線閘刀正常運行情況下的紅外測溫云圖。

圖2某母線閘刀正常運行情況下紅外測溫圖

3.3紅外測溫在穿墻套管處的應(yīng)用

穿墻套管是變電站內(nèi)常見的電氣設(shè)備,常見故障是發(fā)生絕緣老化,一旦絕緣遭到破壞,可能出現(xiàn)電暈、火花、輝光、電弧等放電形式,最終發(fā)生擊穿。而絕緣老化一個主要因素是套管處溫度過高,故運維人員日常巡視時應(yīng)定期檢測穿墻套管處溫度變化。圖3是正常運行狀態(tài)下主變l0kv穿墻套管處紅外測溫云圖。

圖3正常運行狀態(tài)下主變10kV穿墻套管處紅外測溫圖

4結(jié)語

綜上所述,科技的迅速發(fā)展,使得紅外測溫技術(shù)在變電運維工作中的運用越來越成熟。作為一項帶電檢測技術(shù),紅外測溫技術(shù)在電網(wǎng)檢測和維護(hù)過程中正發(fā)揮著越來越重要的作用,其在缺陷預(yù)知、狀態(tài)檢修、故障排查、監(jiān)控工作等方面有著很高的實用性。在變電運維工作中引進(jìn)紅外測溫技術(shù),能夠使得運維人員精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的異常和缺陷,不僅提高了工作效率、經(jīng)濟(jì)效益,還保證了電網(wǎng)的安全可靠運行。