基于紅外測(cè)溫技術(shù)在500kV變電運(yùn)行中的應(yīng)用研究

林時(shí)青

摘 要：社會(huì)快速發(fā)展對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有了更高的要求，電網(wǎng)在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素而出現(xiàn)故障，不僅會(huì)影響到系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)也會(huì)對(duì)廣大用戶利益產(chǎn)生影響。紅外測(cè)溫技術(shù)是現(xiàn)在比較常用的一種檢測(cè)設(shè)備故障的手段，與傳統(tǒng)的觀察法相比可靠性更大，通過設(shè)備運(yùn)行溫度的變化，來判斷其運(yùn)行狀態(tài)是否正常。文章對(duì)紅外線測(cè)溫技術(shù)在500kV變電運(yùn)行中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：紅外測(cè)溫；500kV；變電運(yùn)行

變電運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素影響，導(dǎo)致變電設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行故障，對(duì)設(shè)備故障的檢修，一般是技術(shù)人員通過目測(cè)、耳聽以及鼻嗅等方式來確定設(shè)備的運(yùn)行狀況，在實(shí)際應(yīng)用過程中存在很大的局限性，只能發(fā)現(xiàn)一般的故障問題，對(duì)于發(fā)展性缺陷并不能發(fā)現(xiàn)，只有到設(shè)備故障發(fā)熱后才可發(fā)現(xiàn)，耽誤了設(shè)備故障的處理[1]。而紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，則可以直接根據(jù)設(shè)備運(yùn)行溫度的變化情況，獲取設(shè)備紅外輻射狀態(tài)熱信息來確定其是否存在運(yùn)行故障，可靠性更高。

1 紅外測(cè)溫技術(shù)概述

1.1 定義

紅外測(cè)溫技術(shù)主要就是利用紅外線原理，通過對(duì)設(shè)備運(yùn)行的溫度狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，確定其是否存在運(yùn)行故障。物體分子、電子以及原子在不斷向外躍遷的運(yùn)動(dòng)中，會(huì)散發(fā)出一種紅外輻射能量，并且隨著溫度的升高而逐漸增強(qiáng)。通過紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，利用電力設(shè)備的制熱效應(yīng)，就可以完成對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行熱輻射能量進(jìn)行收集，完成對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行表面溫度的檢測(cè)。如果將紅外測(cè)溫技術(shù)應(yīng)用到變電運(yùn)行檢測(cè)中，需要與一定的實(shí)時(shí)圖景保持一致性，并且還需要對(duì)特定時(shí)間、地點(diǎn)設(shè)備溫度狀態(tài)進(jìn)行整理與分析，進(jìn)而能夠確定設(shè)備是否存在運(yùn)行故障[2]。

1.2 診斷方法

變電運(yùn)行檢測(cè)中常用紅外測(cè)溫技術(shù)判定方法主要包括溫差判斷法、表面溫度判斷法、同類比較法以及熱譜圖分析法等。其中溫差判斷法即變電設(shè)備一旦出現(xiàn)異常運(yùn)行溫度情況，需要按照理論要求進(jìn)行核對(duì)與重新測(cè)量并計(jì)算相對(duì)溫度差值，以此來判斷設(shè)備運(yùn)行是否存在故障。表面溫度判斷法即在設(shè)備溫度限定標(biāo)準(zhǔn)下，確定設(shè)備負(fù)荷功率、承受機(jī)械率等，以此來判斷設(shè)備缺陷的性質(zhì)。同類比較法是指在相同的電路中，同時(shí)比較三相電流或者兩相電流設(shè)備的溫度值，以此來判斷設(shè)備運(yùn)行是否正常。

2 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中應(yīng)用措施分析

2.1 早期故障診斷

選擇紅外測(cè)溫技術(shù)對(duì)變電系統(tǒng)中電力設(shè)備進(jìn)行早期的故障診斷是當(dāng)前電力企業(yè)研究與應(yīng)用方向，順應(yīng)了電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。即通過對(duì)故障的診斷做出相應(yīng)的預(yù)測(cè)，進(jìn)而促進(jìn)電氣設(shè)備的預(yù)防試驗(yàn)發(fā)展到設(shè)備的預(yù)知狀態(tài)檢修。電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和電網(wǎng)穩(wěn)定性對(duì)電力系統(tǒng)非常重要，尤其對(duì)大型機(jī)電設(shè)備有極高的要求。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)在電力領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，紅外診斷技術(shù)與紅外狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備進(jìn)行有效的故障監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有故障的診斷，其優(yōu)勢(shì)主要建立在遠(yuǎn)距離、不接觸、不需要取樣、不用解體同時(shí)快速，直觀的對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行早期診斷[3]。

2.2 設(shè)備遠(yuǎn)距離檢測(cè)

紅外成像檢測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)有著顯著效果的科學(xué)技術(shù)，它能夠?qū)φ谶\(yùn)行的電力設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離的檢測(cè)，即通過對(duì)運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行溫度場的拍攝，來測(cè)量設(shè)備任何一個(gè)部位的溫度值，并以此來分析推斷出設(shè)備內(nèi)部或者外部發(fā)生的故障。紅外成像檢測(cè)技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用在發(fā)電廠、變電所以及輸電線路設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)工作中，具有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，同時(shí)還能夠遠(yuǎn)距離測(cè)量，在應(yīng)用上更直觀方便。

2.3 紅外測(cè)溫記錄

紅外溫度記錄法是通過使用熱像儀來對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)的方法，主要應(yīng)用于工業(yè)電氣設(shè)備性能檢測(cè)，以及設(shè)備運(yùn)行狀況檢測(cè)等。相對(duì)傳統(tǒng)的測(cè)溫技術(shù)來說，紅外溫度記錄法具有能夠在一定的距離內(nèi)對(duì)電力設(shè)備的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、定量的在線檢測(cè)，同時(shí)還可以通過大面積的掃描，分析繪制出電力設(shè)備的曲線圖，方便后期分析總結(jié)，并且具有非常高的靈敏度，可以有效地避免電磁場的干擾，在實(shí)際應(yīng)用中有著顯著的效果。同時(shí)紅外測(cè)溫技術(shù)具有非常大的使用范圍，能夠在零下二十度到兩千度之間以0.05℃的分辨率對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行故障檢測(cè)與排查，從而準(zhǔn)確的診斷出電氣設(shè)備的具體故障，方便快速處理相應(yīng)故障。

3 紅外測(cè)溫技術(shù)在變電運(yùn)行中應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 系統(tǒng)概述

以某地變電運(yùn)行系統(tǒng)為例，系統(tǒng)最高壓為500kV，500kV系統(tǒng)有6條500kV線路，與三座500kV變電站相連，額定功率大約在70萬kW，其中變電系統(tǒng)中一號(hào)主變裝置接線圖如圖1。該一號(hào)主變?cè)诮泳€上與多條輸電線路連接，負(fù)責(zé)多個(gè)地區(qū)供電，一旦發(fā)生故障影響范圍大。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，主變系統(tǒng)中存在運(yùn)行故障，在用電高峰期系統(tǒng)運(yùn)行功率在較長的時(shí)間內(nèi)達(dá)到接近53萬kW，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷非常大，存在嚴(yán)重的故障風(fēng)險(xiǎn)。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，必須針對(duì)存在的問題進(jìn)行分析，并采取措施進(jìn)行改善。

圖1 變電運(yùn)行系統(tǒng)一號(hào)主變裝置

3.2 紅外測(cè)溫實(shí)施

首先，確定測(cè)溫位置。在對(duì)變電運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)溫時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)三相對(duì)測(cè)定區(qū)域進(jìn)行劃分，如將三相接頭以及接頭上設(shè)備分為A相、B相以及C相。然后，選擇其中一相開始進(jìn)行測(cè)溫，包括初次測(cè)溫與二次測(cè)溫兩個(gè)步驟，一般情況下為提高測(cè)溫的準(zhǔn)確性，應(yīng)該對(duì)同一設(shè)備同一位置進(jìn)行多次測(cè)溫[4]。最后，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范完成三相的測(cè)溫工作，并對(duì)各項(xiàng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，比較分析三相測(cè)溫結(jié)果，確定故障存在的位置。

3.3 測(cè)溫結(jié)果

通過紅外測(cè)溫處理，確定主變變中201開關(guān)位置存在溫度異常情況，其中初次測(cè)溫201開關(guān)A相數(shù)據(jù)為23.5℃，B相測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)為23.8℃，C相測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)為23℃。系統(tǒng)運(yùn)行3h后對(duì)三相進(jìn)行二次測(cè)溫，則A相數(shù)據(jù)為123.5℃，B相測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)為23.8℃，C相測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)為23℃。通過對(duì)三相兩次測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)來看，可以確定A相接線存在運(yùn)行故障。經(jīng)過對(duì)A相接線部位的詳細(xì)分析，確定A相接線上接頭部位存在嚴(yán)重老化現(xiàn)象，導(dǎo)致在系統(tǒng)運(yùn)行后此部位溫度異常。在變電運(yùn)行過程中，接頭部位故障而導(dǎo)致溫度異常升高是一種比較常見但是十分嚴(yán)重的故障，如果長時(shí)間運(yùn)行溫度持續(xù)上升很有可能會(huì)造成接頭燒斷，導(dǎo)致系統(tǒng)短路不能正常供電。

3.4 故障處理

通過對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的分析對(duì)比，可以直觀的確定A相接線部位存在運(yùn)行故障，接頭部位老化而導(dǎo)致溫度異常。針對(duì)此種情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)接頭部位進(jìn)行更換，選擇用性能更好的接頭來控制溫度上升，避免系統(tǒng)短路情況的發(fā)生。其中，在對(duì)A相接頭進(jìn)行更換時(shí)，為保證施工安全，必須對(duì)一號(hào)主變變中201開關(guān)所聯(lián)母線變電站做停運(yùn)處理，在短時(shí)間內(nèi)完成老化電流夾片的更換，一般需要將施工時(shí)間控制在2h之內(nèi)，減少變電站故障停運(yùn)造成的損失。

4 結(jié)束語

基于提高變電運(yùn)行的可靠性與安全性，必須要做好運(yùn)行故障的管理，結(jié)合實(shí)際情況需求，應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備故障檢修方式進(jìn)行優(yōu)化，積極選用紅外測(cè)溫技術(shù)，是保證變電系統(tǒng)正常運(yùn)行有效的處理手段。紅外測(cè)溫技術(shù)的應(yīng)用，通過對(duì)變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題并解決，進(jìn)而能夠提高變電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

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