紅外檢測(cè)技術(shù)在特高壓輸電線路上的應(yīng)用

楊沖 高逸君

（國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司 上海 200063）

紅外檢測(cè)技術(shù)在特高壓輸電線路上的應(yīng)用

楊沖 高逸君

（國(guó)網(wǎng)上海市電力公司檢修公司 上海 200063）

特高壓輸電線路具有運(yùn)行電壓高、輸送容量大、線路長(zhǎng)、途徑地域范圍廣等特點(diǎn)，運(yùn)行的可靠性要求比常規(guī)的高壓輸電線路高，這使得傳統(tǒng)檢測(cè)方法已不能完全滿(mǎn)足特高壓輸電線路的要求。紅外檢測(cè)技術(shù)是一種遙感診斷技術(shù)，具有不停電、不取樣、不接觸帶電體、安全可靠、快速高效等特點(diǎn)，可以直觀地顯示出物體表面的溫度分布熱圖。通過(guò)采用紅外檢測(cè)技術(shù)對(duì)特高壓輸電線路上的設(shè)備進(jìn)行缺陷故障檢測(cè)，明顯提高了檢測(cè)效率，提高了輸電線路運(yùn)行的可靠性。

特高壓；輸電線路；紅外檢測(cè)技術(shù)；缺陷

1 引言

特高壓輸電線路的電氣設(shè)備在大氣環(huán)境下工作，隨著絕緣性能的降低、結(jié)構(gòu)缺陷、表面污穢和濕度的增加，將出現(xiàn)各種肉眼所無(wú)法發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象。加之，特高壓輸電線路具有運(yùn)行電壓高、輸送容量大、桿塔高、絕緣子串長(zhǎng)、絕緣子片數(shù)、多線路長(zhǎng)、范圍廣等自身的特點(diǎn)。面臨的設(shè)備異常問(wèn)題比常規(guī)高壓、超高壓輸電線路要嚴(yán)峻得多，發(fā)生故障將對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重后果。

由于紅外熱成像技術(shù)能夠以遠(yuǎn)距離、非接觸、實(shí)時(shí)、快速在線監(jiān)測(cè)方式獲取設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，又有分辨率高、形象直觀、不受電磁干擾、安全可靠和效益/投資比高等優(yōu)點(diǎn)，又可以在不停電、不取樣、不解體的狀況下進(jìn)行故障的診斷分析。為了更好地早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常情況，充分利用紅外檢測(cè)技術(shù)能早期發(fā)現(xiàn)輸電線路局部電暈放電的強(qiáng)弱程度和設(shè)備溫度異常情況，為輸電線路的運(yùn)行維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，避免由于肉眼所不能發(fā)現(xiàn)的設(shè)備缺陷造成輸電線路故障，保證輸電線路的可靠運(yùn)行。

2 特高壓輸電線路設(shè)備異常發(fā)熱原因

特高壓輸電線路設(shè)備異常發(fā)熱的原因比較多，其中接續(xù)管、壓接管、耐張線夾、絕緣子等一些裸露的工作部件，因?yàn)楸砻娴母g或者輸電線路存在問(wèn)題，又或者是由于操作不規(guī)范等原因?qū)е逻@些部件出現(xiàn)溫度的不正?，F(xiàn)象。還有施工質(zhì)量差，自然外力的影響等都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞或者接觸不良的因素的出現(xiàn)。所以，在特高壓輸電線路中應(yīng)該及時(shí)的運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)的消除安全隱患，以免發(fā)生設(shè)備的故障或者造成觸電事故。

3 特高壓輸電線路紅外檢測(cè)主要部位

特高壓輸電線路紅外檢測(cè)重點(diǎn)部位可簡(jiǎn)單歸納如下：

（1）接續(xù)管、補(bǔ)修管、耐張線夾等導(dǎo)線連接件的金具缺陷診斷。

在特高壓輸電線路中，接續(xù)管、補(bǔ)修管、耐張線夾、引流板等金具長(zhǎng)期處于高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)，使得接觸表面出現(xiàn)平整、氧化和連接質(zhì)量問(wèn)題，接觸面間局部放電會(huì)使導(dǎo)電連接體溫度增加，電暈放電引起的設(shè)備老化。

（2）瓷質(zhì)絕緣子的缺陷診斷。

離導(dǎo)線側(cè)近的瓷質(zhì)絕緣子，由于其所承受的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它部位絕緣子所承受的電壓，且導(dǎo)線側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度也相對(duì)較高，這使得絕緣子串容易出現(xiàn)起暈、小電弧放電、劣化，加之特高壓輸電線路大電流，高場(chǎng)強(qiáng)更會(huì)加劇該部分絕緣子老化。質(zhì)絕緣子發(fā)熱異常原因主要是絕緣電阻劣化和表面污穢。

（3）合成絕緣子、絕緣工具等高壓復(fù)合材料的內(nèi)部潛伏性缺陷和絕緣電老化的檢測(cè)。

合成絕緣子的傘裙、護(hù)套由有機(jī)合成材料制成，芯棒是以玻璃纖維作增強(qiáng)材料。在長(zhǎng)期的特高壓運(yùn)行中，由于大氣環(huán)境、電場(chǎng)、機(jī)械力等的聯(lián)合作用，就會(huì)使得合成材料老化，端部金具和芯棒聯(lián)結(jié)配合處松動(dòng)，在金具端部強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，導(dǎo)致加速老化。

4 紅外探測(cè)技術(shù)基本原理

紅外熱像技術(shù)的基本原理是以被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量與溫度成一定函數(shù)關(guān)系，以數(shù)字或二維熱圖像的形式，顯示設(shè)備表面的溫度值或溫度場(chǎng)分布的一種探測(cè)技術(shù)。被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量經(jīng)儀器透鏡會(huì)聚。并通過(guò)紅外濾光片進(jìn)入探測(cè)器，探測(cè)器將輻射能轉(zhuǎn)換為電能的信號(hào)，經(jīng)放大器放大、電子電路處理，最終由顯示器顯示出被測(cè)物體的表面溫度。

紅外熱像技術(shù)是通過(guò)紅外設(shè)備獲取紅外輻射的狀態(tài)熱信息，然后轉(zhuǎn)換成圖像進(jìn)行顯示，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)大面積溫度分布場(chǎng)的掃描和局部缺陷的定點(diǎn)測(cè)溫，是絕緣子在線監(jiān)測(cè)和檢測(cè)的一項(xiàng)行之有效的技術(shù)手段。

紅外檢測(cè)中常用的基本儀器主要包括紅外輻射測(cè)溫儀和紅外熱像儀。

5 紅外檢測(cè)技術(shù)常用診斷方法

紅外檢測(cè)技術(shù)按技術(shù)指標(biāo)分五種：表面溫度判斷法、相對(duì)溫差判斷法、同類(lèi)比較法、檔案分析法和熱譜圖分析法：

（1）表面溫度判斷法

表面溫度判斷法對(duì)設(shè)備顯示過(guò)熱的部位按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定它的狀態(tài)正常與否。凡溫度或溫升超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)者可根據(jù)溫度超標(biāo)的程度、設(shè)備負(fù)荷率大小、設(shè)備的重要性以及設(shè)備承受機(jī)械應(yīng)力的大小來(lái)確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。

這種方法可以判定設(shè)備的部分故障情況，但不可能充分顯示紅外診斷技術(shù)超前診斷的優(yōu)越性。

（2）相對(duì)溫差判斷法

“相對(duì)溫差”是指在設(shè)備的狀態(tài)相同或基本相同（如設(shè)備型號(hào)、安裝地點(diǎn)、環(huán)境溫度、表面狀況和負(fù)荷電流等）的情況下，兩個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)之間的溫差與其中發(fā)熱點(diǎn)較高的測(cè)量點(diǎn)溫升之比的百分?jǐn)?shù)。當(dāng)環(huán)境溫度低，負(fù)荷電流小時(shí)，設(shè)備溫度值并沒(méi)有超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，此時(shí)的溫度值不能說(shuō)明該設(shè)備沒(méi)有缺陷存在，往往在負(fù)荷增長(zhǎng)或環(huán)境溫度上升后，就會(huì)引發(fā)設(shè)備故障。

相對(duì)溫差判斷法是為了排除設(shè)備負(fù)荷和環(huán)境溫度不同對(duì)紅外診斷結(jié)果的影響而提出的，彌補(bǔ)了表面溫度判斷法在這方面的不足。

（3）同類(lèi)比較法

同類(lèi)比較法是指在同一回路的同型設(shè)備和同一設(shè)備的三相，即它們的工況、環(huán)境溫度以及背景熱噪聲相同可比時(shí)的同型設(shè)備之間進(jìn)行比較。具體做法是對(duì)同類(lèi)設(shè)備的對(duì)應(yīng)部位溫度值進(jìn)行比較，可以比較容易地判斷出設(shè)備是否正常。在進(jìn)行同類(lèi)比較時(shí)，要注意不能排除有三相設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生熱故障的可能性。

同類(lèi)比較法可用于電流型和電壓型設(shè)備的內(nèi)、外故障診斷。

（4）檔案分析法

檔案分析法時(shí)將測(cè)量結(jié)果與電力設(shè)備的紅外探測(cè)技術(shù)檔案相比較來(lái)進(jìn)行分析。該方法的應(yīng)用前提是要為被診斷的電力設(shè)備建立紅外熱像檢測(cè)技術(shù)檔案，在診斷設(shè)備有無(wú)異常時(shí)，可以分析該設(shè)備在不同時(shí)期的紅外熱像檢測(cè)結(jié)果，其中包括溫度、溫升和溫度場(chǎng)分布有無(wú)變化，掌握設(shè)備發(fā)熱的變化趨勢(shì)，同時(shí)還應(yīng)參考其它相關(guān)檢測(cè)，進(jìn)行綜合判斷。

這種方法有利于對(duì)重要的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確診斷。

（5）熱譜圖分析法

熱譜圖分析法是根據(jù)同類(lèi)設(shè)備在正常狀態(tài)和異常狀態(tài)下的熱譜圖的差異去判斷設(shè)備是否正常的方法。

6 結(jié)語(yǔ)

紅外檢測(cè)技術(shù)能適應(yīng)特高壓輸電線路的檢測(cè)，快速巡檢輸電線路設(shè)備上的各種缺陷以及故障點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備電暈放電的強(qiáng)弱程度，依據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，能為線路運(yùn)維管理單位采取檢修措施提高可靠的依據(jù)，避免特高壓輸電線路事故的發(fā)生。對(duì)保持輸電線路的安全性和穩(wěn)定性起著重要作用。

但是，由于紅外儀器本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗較大、尤其是價(jià)格昂貴，在一定程度上也阻礙了其在電力系統(tǒng)中大規(guī)模的應(yīng)用。對(duì)紅外檢測(cè)技術(shù)有待科研人員進(jìn)一步深入研究，克服其不足之處，以便更好的利用在電力系統(tǒng)之中。

[1]卞玉萍，康宇斌.紅外、紫外檢測(cè)技術(shù)在特高壓輸電線路線路中的應(yīng)用[J].華北電力技術(shù)，2012，2：23～26.

[2]曾慶立.紅外檢測(cè)高壓輸電線路[J].東北電力技術(shù)，2009，5：17～19.

[3]姚維明，趙巖.淺談紅外測(cè)溫技術(shù)在高壓輸電線路中的運(yùn)用[J].新技術(shù)探討，2013，6：58～59.

[4]劉煥強(qiáng)，歐陽(yáng)青.輸電線路熱缺陷紅外檢測(cè)與處理[J].電力試驗(yàn)與測(cè)量，2011，3（21）：31～32.

[5]崔磊，程煜，郭棟.淺談紅外檢測(cè)診斷技術(shù)在500kV輸電線路上的應(yīng)用[J].工業(yè)技術(shù)，2013，11：109～110.

[6]李德剛.紅外診斷技術(shù)在電氣設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中的研究與應(yīng)用[D].山東：山東大學(xué)，2010，10.

TM726.1

A

1004-7344（2016）10-0096-02

2016-3-15

楊沖（1986-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事超高壓輸電線路運(yùn)維檢修及技術(shù)管理工作。

高逸君（1988-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事超高壓輸電線路運(yùn)維檢修及技術(shù)管理工作。