摘要：本文首先对红外检测的原理、特点进行了阐述，并以线路巡视中通过红外技术发现的设备故障为例，讨论了红外技术在高压输电线路运行中的应用。
关键词：输电线路；红外线；检测技术
引言
高压输电线路运行状态的在线监控、检测和故障诊断，对提高线路可靠性、经济性运行，降低维护成本意义重大。红外线诊断技术是利用带电设备的热效应，采用专门的测温仪器从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一种先进技术，对及时发现、处理、预防重大事故的发生可以起到关键性的作用。红外线检测技术具有不接触、不停电、大面积快速检测等优点，对保障高压输电线路安全稳定运行和合理安排检修工作都起着重要的作用，具有很强的现实意义。
1红外测温技术
1.1红外线测温仪工作原理
红外辐射是电磁频谱的一部分，它包括无线电波、微波、可见光、紫外线、R射线和X射线，其中红外线位于可见光和无线电波之间，红外线的波长在0.76～100μm之间。一切温度高于绝对零度的物体都在不断、自发地向周围空间发出红外辐射能量。红外辐射的物理本质是热辐射，而辐射能量的大小及其波长都与物体表面的温度有着十分密切的关系，因此红外测温仪接收多钟物体自身发射的红外能量对其进行测量，就可以准确地反映出被测目标的温度。
1.2输电线路利用红外测温的技术特点
1.2.1不接触、不停电检测
由于高压输电线路基本采用架空线路方式运行，采用红外检测诊断的时候与设备相隔一定距离（一般在15m以上），所以红外检测时可以做到不接触、不停电，从而检测到输电线路在运行情况下的真实状态信息，同时可以保障作业安全可控，省时省力，提高供电可靠性。
1.2.2可大面积快速扫描成像
红外线成像给出的结果形象、直观并且具有较高的准确性。红外线检测时响应速度快，具有很高的数据采样能力，与过去检测高压输电线路接头连接故障及劣质绝缘子的传统人工徒步观测和登高检测方法相比较，采用红外线检测可以大大提高检测效率，不受地理位置的限制，能降低作业强度，保证人员安全。
2红外线检测方法
2.1高压输电线路导线故障红外线诊断项目
高压输电线路红外线检测项目主要针对线路导线接头压接管、导线断股及断股修补过的过热缺陷、架空线路杆塔上的引流线夹、跳线夹、耐张线夹等螺丝松动形成的过热故障的诊断。流过导线的负荷电流因电阻损耗而产生热功率，称为运行状态的固有温升。导线通过热辐射形式和对流形式向环境大气散热。高压输电线路导线在运行状态下的温度总是高于环境温度。高压输电线路导线在太阳的直接照射下吸收太阳辐射能量，必然增加导线的温升，称为附加温升。附加温升叠加在固有温升上，会干扰对线路故障接头的红外检测，而对流散热条件主要取决于风速，所以风速也是影响红外线检测的条件。红外线检测应该在无风或小风天气，夜间或阴而无雨的天气进行，效果最佳。
2.2红外线检测故障辨别方法
红外测温检测输电线路故障的判别方法有警界温升法和相对温升法两种。警界温升法中提出用发热点相对环境温度的温升来判断热缺陷，并给出了对不同负荷电流下不同导线接头过热的警界温升表，当被检测点对环境温度的温升大于表中所规定的警界温升时就认为有缺陷，并按表中的警界温升确定缺陷种类，这种方法简单、直观、实用性较强。但在实际的线路红外检测工作中，输电线路上的设备受环境因素和设备各自的发热特性影响，存在较大测量误差，对分析热缺陷不方便、不准确。相对温升法通过分析相对温差，依据电力行业标准《带电设备红外诊断技术应用导则》中提供的相对温差判据对输电线路热缺陷进行分类。这种检测方法取被测对象附近正常运行的导线或线路金具的最高温度为参考温度T2，被测量对象的温度为T1，T0为环境参照体温度（一般取大气温度），根据公式：δt=（τ1-τ2）/τ1×100%=（T1-T2）/（T1-T0）×100%判断热缺陷情况。式中，τ1和T1为发热点的温升和温度；τ2和T2为正常相对应点的温升和温度；T0为环境参照体的温度。当公式计算结果≥35%时为一般缺陷，≥80%时为重大缺陷，≥95%时为紧急缺陷。这种方法可以消除太阳辐射造成的附加温升的影响。很好地解决了表面温度判断法存在的弊端，对电力设备的红外诊断具有一定的指导性，因此在实际中常采用此方法。
3高压架空输电线路故障诊断实例及原因分析
图1 500kV架空线路避雷线进线与“门”形构架联接处发热
3.1故障实例
2018年8月29日，某500kV变电所值班员夜间巡视时发现某500kV架空线路避雷线进线与“门”形构架联接处有发光点（像15W灯泡），怀疑联接绝缘子放电间隙处发热。随即值班员使用红外热像仪拍摄了发热点红外热像图，热像图显示联接绝缘子放电间隙处的最高温度为105℃，如图1所示，此时该线路负荷电流为831.6A。同“门”形构架与另一条500kV线避雷线进线联接处的温度为26.7℃，两线温度相差78.3℃。变电所值班员利用红外热像仪分析软件对红外热像图进行分析诊断，确认发热点的最高温度为105.2℃。线路负荷电流1125.6A，环境温度28℃，对该发热点复测的结果是162℃。
3.2原因分析
该500kV线路避雷线进线与“门”形构架联接绝缘子放电间隙的两电极发热，说明放电间隙被击穿，并且有较大的感应电流流过。爬梯与构架杆接触不良根据规定，变电站内爬梯与构架杆应采用电弧焊焊接，而该线所连接的“门”形构架上爬梯却是使用抱箍联接，构架杆表面涂有高性能涂料，再考虑到长期的风压震动，抱箍表面氧化使接触点接触电阻非常大，避雷线上感应电流不能经爬梯和构架杆流入大地，这就相当于未经引线联接。此外，该500kV线避雷线经跳线与爬梯连接处也不是焊接的，而是使用紧固螺栓压紧的，长期运行会使接触电阻增大，从而造成发热现象。
4影响红外测温结果在输电线路热缺陷检测中准确性的因素
4.1杆塔结构对测量结果的影响
输电线路杆塔由角钢组成的行架结构比较复杂，相对于其对地距离来说，之间的距离往往较小，在地面上进行同杆多个接点测量时，因为测量角度的问题往往容易受到杆塔本体钢构件的阻挡，从而对测量结果产生影响。
4.2杆塔金具材料对测量结果的影响
测量过程中，由于比辐射率是根据材料性质查表进行确定的，与线路上实际环境中金具材料真实的比辐射率有一定的误差，因此会影响测量结果，尤其当线路上金具材料在使用相当长一段时间后，由于污秽和氧化的作用，对测量结果的影响更大。
5结语
架空线路是电力系统的主动脉，它的性能直接决定着电力系统的安全和输电性能，而红外线检测技术可以提供科学有效的数据参数，能动态地掌握高压输电线路的运行状态，对设备运行管理的水平和电网安全优质供电能起到积极地推进作用。
参考文献：
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论文作者:韩剑
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：线路论文; 红外线论文; 导线论文; 测温论文; 高压论文; 构架论文; 缺陷论文; 《基层建设》2019年第21期论文;