摘要：随着经济社会的飞速发展，居民的日常生活和企业的生产活动对电力能源的需求日益增加。随着变电站设备和电网负荷的激增，电网系统中许多潜在的危险因素时刻威胁着人们的生命财产安全，为维护设备安全、稳定地运行，变电站设备状态检修和故障诊断显得尤为重要。随着电力系统及设备的发展，传统的检测手段因其较低的精度、可靠性以及安全性，越来越难以对故障做出及时的判别和诊断。因此亟待提出新的检测方法。目前，因为红外检测技术在设备检测中具有对设备无损伤、快速、便捷、非接触性等优点，红外探测技术在电力系统故障检测中迅速普及，成为研究和讨论热点。
关键词:红外线成像；测温技术；变电站
引言
红外热像技术是基于红外辐射原理，通过扫描、记录或观察被检测工件表面由于缺陷或者内部结构不连续所引起的热量向深层传递的差别而导致表面温度场发生变化，从而实现检测工件表面及内部缺陷或分析内部结构的无损检测方法。变电站设备在运行的状态下的发热一旦超过允许的范围，就会对运行设备的正常运作留下巨大安全隐患，因此，运行变电站设备管理人员需要对变电站设备进行测温。现阶段，设备管理单位高度重视红外测温技术的应用，同时各红外测温设备生产商也投入了大量的研发人力，目前该技术已经成熟并得到广泛的应用，保证了变电站设备运行的安全。
1红外热像技术测试原理
1.1热辐射原理
利用红外热像仪进行物体温度测量时并非直接接触物体，而是通过红外探测器接收来自被检测物体表面、周围散发出的辐射。
1.2红外热像仪工作原理
红外热像仪主要由具备可变光学系统的照相机和微型计算机组成。其中，红外探测器是照相机的核心部件，用来接收物体辐射出的红外线能量，并经过模数转换为相应的电压或电流信号，进而得到被检测物体的热量分布，经过微型计算机处理，在显示器上呈现物体的热像图。
1.3变电站设备故障红外特征
大多数变电站设备故障并非突然发生，通常是一个缓慢的变化过程。在频繁使用电气元件的过程中，松动、开裂、生锈等会逐渐出现，导致接触电阻增加。这时，有电流流过的电气元件内部温度将会升高并且发生热异常。这些异常可以通过红外热成像设备的直接观察和测量来检测，并且确定潜在故障的位置和严重性（图3）。红外图像是温度敏感图像，其亮度和暗度可以直接反映物体的温度，二者呈现递增比例关系。通过计算图像的亮度和两者之间的比例关系，可以判断物体的温度，确定动力运行设备是否存在缺陷。热故障检测是避免高压变电站设备绝缘材料过热和老化以及连续电流过载引起事故的关键方法。
2变电站设备发热的主要原因
2.1电流制热型
电流致热型导致变电站设备发热的原因是变电站设备与相关的线路在经过长期、高密度的使用之后，导致电气部分接头发生松落现象，电气部分的接头表现出接触不良的问题，表现出设备连接处的接触电阻增大，在额定电流运行中也会出现变电站设备接触处发热，通常情况下，因此种电流因素所形成的电阻增大从而出现的变电站设备发热现象都称为：“电流制热型”。
2.2电压制热型
顾名思义，电压制热型的意思指的是由电压的不良问题从而形成的变电站设备的发热现象。目前在绝大部分的高压变电站设备的内部结构中，常常发现由于绝缘部分的设置不合理，密闭性达不到要求，因此出现了设备受潮的情况，还有另外一种情况，也就是由于变电站设备在长期的运行过程中，由于高密度的摩擦活动导致绝缘设备的介质出现老化的问题，直接影响了电气设备的绝缘性能效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆表现出电气设备内部的介质损耗增大，这种情况下所引起的变电站设备发热的情况主要是由于绝缘设备中电介质材料出现损耗的一种因素，该部分发热与的运行电力的强度成正相关性，所以也将和电气设备的电流大小没有太大的关系，而导致的变电站设备发热现象称为：“电压制热型”。
3红外测温技术在变电站设备上的应用
3.1检测记录及管理要求
1）红外检测记录应包括以下一些内容：测温仪器编号、检测时日期、时间、气象条件（环境温度、相对湿度、风速等）、测试地点（相对设备的距离与角度）、测试人员、设备名称、运行编号、缺陷部位、测点温度、相对温差、系统电压、实际负荷、正常对应点温度或环境参照体温度等。2）出现异常情况的带电设备红外图谱应记录下来，存入存储装置，以备分析。
3.2红外成像仪的变电设备监测应用
断路器是变电站的重要一次设备，红外成像仪对断路器进行实时监测可有效保证断路器和变电站的稳定运行。断路器不同部位发生故障，其呈现出的热像图谱存在很大差距。如图３分别是断路器静触头以及中间触头接触不良的热像图谱、电流互感器内部导电体故障热像图谱，工作人员通过视频显现出的图谱，判断断路器故障类型并作出相应维修措施。一般而言，因接触不良引起的断路器热故障，需要更换真空断路器的真空泡，根本上解决了安全隐患，保证了断路器的安全运行。
3.3红外检测的设备范围
发电厂和电网的电气设备，凡表面不受阻挡发出，有红外辐射的均可采用红外设备进行检测，典型的设备有：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。
3.4对被检测设备的要求
1）被检测设备应为带电设备。2）红外检测人员在对运行设备进行检测时，检测现场应有熟悉设备的运行人员在现场。当需要打开遮挡红外辐射的门或盖板时，应由当值运行负责人按照安全管理的有关规定，在保证人身和设备安全的前提下进行。
3.5隔离开关支柱绝缘子变电运维人员在巡视过程中通过红外检测发
现10kV某号杆东侧电缆隔离开关W相支柱绝缘子中部存在发热异常缺陷。通过软件分析，支柱绝缘子热点温度为28.6℃，正常相部位温度为25.4℃，温差为3.2℃，检测环境温度18℃，按照DL664—2008《带电设备红外诊断技术应用导则》的电压致热型缺陷判断依据，定性为严重缺陷。首先，对隔离开关瓷柱进行常规检查，发现瓷柱表面稍有脏污但未见裂纹或其他异常情况。然后，对该发热支柱绝缘子进行绝缘检测。采用数字兆欧表对其进行绝缘电阻测试，结果绝缘电阻无穷大，测试结果合格。将发热绝缘子和正常绝缘子拆下来，拿回试验室进行绝缘耐压试验。试验结果表明，发热支柱绝缘子在电压升至24kV时，红外检测发现有明显热点，升至42kV时，热点温度升高，支柱绝缘子中间瓷裙处横向断裂，而正常支柱绝缘子在42kV电压下，红外检测通体均匀发热，没有明显热点。变电站支柱绝缘起着支撑电气设备的作用，支柱绝缘子内部缺陷或者有裂纹都会因为局部电压分布不均匀造成局部发热缺陷产生，运行时间长可能会导致支柱绝缘子断裂，危及变电站安全运行。因此，一旦红外热像检测发现支柱绝缘子有发热缺陷，应该及时进行诊断分析，采取紫外线成像、绝缘子超声探伤等手段进行检测判断，必要时停电进行耐压试验，全面判断其性能。
结束语
红外测温监测技术在变电站设备运行维护中的应用实现了技术的突破，红外测温针对电力设施的不同部件进行测温，这种具备科学性的测温技术更加快捷与精准，通过获得精准的温度测试，能够把握正确的解决措施干预影响变电站设备稳定运行的故障问题，非常值得广泛地应用到更多不同领域的设备测温工作中。
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论文作者:张东林,董剑,于杰
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：变电站论文; 设备论文; 测温论文; 绝缘子论文; 电压论文; 断路器论文; 支柱论文; 《电力设备》2019年第5期论文;