紅外檢測(cè)對(duì)高壓電氣設(shè)備故障診斷的應(yīng)用

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摘要：電力資源在現(xiàn)代社會(huì)中具有重要作用，保證供電質(zhì)量及其穩(wěn)定性是電力事業(yè)發(fā)展過程中的重要工作，要求電力企業(yè)切實(shí)做好電力事業(yè)方面的故障排查工作。為了最大限度地排除高壓電氣設(shè)備的故障，工作人員需要充分利用紅外檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)不會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成額外的壓力，能夠快速找出設(shè)備中存在的問題，從而保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，保證整個(gè)電網(wǎng)工作的順利開展。

關(guān)鍵詞：高壓電氣設(shè)備；故障診斷；紅外圖像；變電設(shè)備

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展以及城市規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)電力資源的需求量也越來越大，這進(jìn)一步增加了我國高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的壓力。當(dāng)高壓電氣設(shè)備長(zhǎng)期處于高負(fù)荷工作狀態(tài)下，零件之間的磨損也會(huì)越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)生故障問題，影響供電的質(zhì)量和穩(wěn)定性，給居民的日常生活造成不便，還會(huì)給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。相對(duì)于其他檢測(cè)技術(shù)，紅外檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)質(zhì)量更高，效率更快，可以快速排查電力設(shè)備在運(yùn)行過程中的熱缺陷故障[3]。基于此，文章首先分析了紅外檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)概念以及運(yùn)行原理，然后探討了高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)，以及高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中的常見故障及其辨別方式。

1紅外檢測(cè)技術(shù)的概念及運(yùn)行原理

1.1概念

紅外線是一種頻率高于無線電波的電磁波，其在電磁波譜中位于紅光之外，是太陽光線中眾多不可見光線中的一種。紅外線產(chǎn)生的主要原因是熱量或者熱輻射，周圍環(huán)境溫度高于絕對(duì)零度，會(huì)產(chǎn)生紅外線。周圍環(huán)境的溫度越高，所產(chǎn)生的紅外射線將越清晰越強(qiáng)。紅外檢測(cè)技術(shù)是指利用紅外線的物理性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)物理量測(cè)量的檢測(cè)技術(shù)，具有靈敏度高、穩(wěn)定性高、抗干擾性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

1.2運(yùn)行原理

高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱量，因此工作人員可以利用紅外線對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，從而通過分析相關(guān)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備所存在的故障問題，判斷故障原因。在采用紅外檢測(cè)技術(shù)時(shí)，工作人員通常運(yùn)用紅外熱像儀對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行掃描，然后將相關(guān)的溫度數(shù)值反饋到計(jì)算機(jī)上，再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行精確化分析，得到相關(guān)的熱圖像，最后判斷故障發(fā)生的區(qū)域。紅外檢測(cè)技術(shù)在工作中是可以不受時(shí)間限制，不管是白天還是夜晚都可以進(jìn)行工作。同時(shí)，紅外檢測(cè)技術(shù)所運(yùn)用的探測(cè)焦距，可以以20cm為分界線無限延長(zhǎng)，從而滿足多種監(jiān)測(cè)需求。

2紅外檢測(cè)技術(shù)在高壓電氣設(shè)備故障檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

相對(duì)于其他高壓電氣設(shè)備故障檢測(cè)技術(shù)而言，紅外檢測(cè)技術(shù)有著極大的優(yōu)勢(shì)。第一，在利用紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，高壓電氣設(shè)備無須斷電或停機(jī)，并且在檢測(cè)過程中不會(huì)對(duì)高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部系統(tǒng)造成損壞，可以獲得更為真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，保證檢測(cè)質(zhì)量和效率。第二，在檢測(cè)過程中，整個(gè)操作流程方便快捷，工作人員只需要操作紅外熱像儀就可以輻射出紅外射線，不需要任何其他設(shè)備進(jìn)行輔助。第三，檢測(cè)的范圍較廣，并且結(jié)果成像快速，大部分是以圖像形式展示，比較直觀。第四，紅外檢測(cè)技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)比較成熟，在這一領(lǐng)域的投資效益比較明顯，資源利用率較高。第五，在使用過程中，紅外成像儀會(huì)與計(jì)算機(jī)設(shè)備直接建立聯(lián)系，將所采集的數(shù)據(jù)信息傳送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行圖像分析，從而在故障排查的過程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析同步，切實(shí)提高數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率。

3高壓電氣設(shè)備的故障原因分析

3.1變壓器角度

高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行過程比較復(fù)雜，所涉及的領(lǐng)域較多，而不同領(lǐng)域所發(fā)生的故障問題也不同。變壓器是高壓電氣設(shè)備中的重要組成結(jié)構(gòu)，由于變壓器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)其進(jìn)行故障排查時(shí)，需根據(jù)不同的領(lǐng)域，采取不同的紅外檢測(cè)手段。如果工作人員檢測(cè)的是變壓器內(nèi)部，那么需要結(jié)合油色譜技術(shù)輔助熱像診斷，對(duì)整個(gè)變壓器進(jìn)行全面分析。在檢測(cè)過程中，工作人員需嚴(yán)格按照相關(guān)的檢測(cè)流程，先檢測(cè)變壓器的套管，再檢測(cè)分界開關(guān)等。在對(duì)變壓器、散熱器等部位進(jìn)行檢查時(shí)，則需采用比較法和檔案分析法，全面排查故障。一旦發(fā)生故障問題，工作人員需采取具體的手段，停止設(shè)備運(yùn)行，做好放油處理工作和測(cè)試，進(jìn)一步確定結(jié)果。

3.2斷路器角度

在高壓電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，斷路器也是經(jīng)常發(fā)生故李燕高壓電氣設(shè)備故障診斷中紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用障問題的部位。一般而言，斷路器發(fā)生故障的原因通常是動(dòng)靜觸頭接觸不良。在使用紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，所呈現(xiàn)的熱象特征是，最高溫度主要集中在頂帽下部，最低溫度即瓷套溫度。工作人員可以根據(jù)這些領(lǐng)域的溫差來判斷斷路器的故障，并開展具體的解決策略。

3.3電壓互感器角度

電壓互感器也是高壓電氣設(shè)備的重要部位，該部位發(fā)生故障問題的主要原因一般是由于互感器內(nèi)部的銅心絕緣體出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致電壓互感器之間的溫差變小。此時(shí)，利用紅外檢測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)出溫差變化，從而判斷電壓互感器是否發(fā)生故障。例如，如果電壓互感器的運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定，那么在運(yùn)行過程中35kV設(shè)備之間的溫差一般控制在2K以下，如果超過此范圍，表明可能發(fā)生故障。

3.4電流互感器角度

從電流互感器的角度，主要是在電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)，判斷電流的數(shù)值是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定可能造成內(nèi)部設(shè)備接觸不良，從而引發(fā)各種電力事故。利用紅外檢測(cè)技術(shù)時(shí)，檢測(cè)結(jié)果反映紅外線熱像圖溫差較小，那么可以判斷該設(shè)備的電流互感器不存在故障；如果溫差較大，超過1.3K，或者在短時(shí)間內(nèi)溫度迅速升高，可以考慮電流互感器發(fā)生故障，應(yīng)采取針對(duì)性的措施，確定電流故障的具體位置。

3.5絕緣子角度絕緣子

在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，所散發(fā)的熱量較低，利用紅外檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)所形成的熱像圖是一個(gè)不對(duì)稱的馬鞍形狀。整個(gè)溫度的變化趨勢(shì)是，中間溫度比較高，兩邊溫度較低，但是相互之間的溫差較小，基本在1K以下。如果絕緣子出現(xiàn)故障，會(huì)使絕緣電阻減小，并且逐漸下降到最低的絕緣值，此時(shí)反映的熱像圖也會(huì)發(fā)生變化。相互之間的溫差會(huì)升高，中間的溫度會(huì)變低，當(dāng)出現(xiàn)這種情況，工作人員可以快速判斷為絕緣子故障。

3.6電纜角度

電纜是高壓電氣設(shè)備中不可缺少的零件設(shè)備，而電纜產(chǎn)生故障的問題主要是絕緣體接觸不良。利用紅外檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)時(shí)，所呈現(xiàn)的熱像圖通常表現(xiàn)為電纜內(nèi)外溫度不均勻，出現(xiàn)整體過熱或者局部過熱的情況。工作人員可以通過圖像內(nèi)容迅速判斷出電纜故障發(fā)生的具體位置。

3.7熱故障角度

高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的熱故障主要有兩大方面，分別是外部熱故障和內(nèi)部熱故障。如果電氣裸接頭長(zhǎng)期暴露在大氣中，則容易出現(xiàn)接觸不良的情況，引起外部熱故障。例如，刀閘接頭以及各種線路的連接處，容易出現(xiàn)斷股或者松股的情況，會(huì)導(dǎo)致連接點(diǎn)電阻增加，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)。在用紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢查時(shí)，可以通過紅外線熱像圖快速發(fā)現(xiàn)該問題。內(nèi)部熱故障主要指當(dāng)高壓電氣設(shè)備運(yùn)行呈現(xiàn)封閉狀態(tài)時(shí)，紅外檢測(cè)技術(shù)會(huì)存在應(yīng)用局限，此時(shí)只能夠通過檢測(cè)電氣設(shè)備運(yùn)行場(chǎng)所的整體溫度，與正常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，從而排查故障。

4紅外檢測(cè)技術(shù)在電氣設(shè)備故障處理中的運(yùn)用

一般而言，在高壓電氣設(shè)備故障排查過程中，工作人員必須根據(jù)故障特點(diǎn)和電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，采取針對(duì)性的方法，快速地找到故障發(fā)生的具體位置及主要原因。第一，表面溫度判斷法。表面溫度判斷法主要指運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)掃描電氣設(shè)備的外表，然后結(jié)合相關(guān)的溫度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)故障進(jìn)行排查。該方法的效率較高，但是無法排除一些內(nèi)部問題。第二，相對(duì)溫差判斷法。相對(duì)溫差判斷法主要指工作人員運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)對(duì)紅外線熱像圖進(jìn)行全面分析，根據(jù)所反映的溫差，結(jié)合具體的電氣設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，找到異常的升溫點(diǎn)，以此確定故障發(fā)生的位置。與前一種技術(shù)手段相比，該方法在數(shù)值上更加準(zhǔn)確，但是會(huì)使工作流程變得復(fù)雜，并且整體工作量較大，因此只適合運(yùn)用到一些小范圍的檢查工作。第三，熱圖譜分析法。工作人員在電氣設(shè)備保持正常運(yùn)行的情況下，通過紅外檢測(cè)技術(shù)形成相關(guān)的熱線圖譜，再根據(jù)圖譜中的溫度數(shù)據(jù)，判斷電氣設(shè)備的整體運(yùn)行是否正常。該方法主要運(yùn)用于后期分析工作，且涉及大量的數(shù)據(jù)計(jì)算。第四，檔案分析法。檔案分析法主要指工作人員將不同時(shí)間段的紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合并形成檢測(cè)數(shù)據(jù)庫，每當(dāng)進(jìn)行一個(gè)新的檢測(cè)活動(dòng)時(shí)，都需要將以往的數(shù)據(jù)找出來進(jìn)行對(duì)比，分析熱項(xiàng)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，并以此作為故障判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)趨勢(shì)呈現(xiàn)不正常的上升或者是下降狀態(tài)時(shí)，就可以快速地判斷電氣設(shè)備是否存在故障問題。但是，該方法的工作量較大，會(huì)耗費(fèi)大量的人力資源，而且所獲得的結(jié)論也會(huì)受到諸多因素的影響，準(zhǔn)確度相對(duì)較低，運(yùn)用范圍較窄。

5結(jié)束語

綜上所述，高壓電氣設(shè)備對(duì)保證我國電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性具有重要作用。因此，有必要加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究，做好電氣設(shè)備方面的故障排查工作。為此，文章研究了高壓電氣設(shè)備故障診斷中紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，提高了故障排查工作的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]王曉劍，何天磊，陳聰，等.紫外成像檢測(cè)技術(shù)在高壓電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用[J].電氣時(shí)代，2019(4)：52-54.

[2]楊照光，張忠元，溫定筠，等.變電站設(shè)備紅外檢測(cè)圖像分割及故障診斷技術(shù)研究[J].科技通報(bào)，2019，35(3)：95-99.

[3]陳愷.紅外檢測(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[D].上海：上海交通大學(xué)，2018.

作者：李燕 單位：國網(wǎng)寧夏電力有限公司建設(shè)分公司