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摘要：变电设备在承载大负荷、设备老化或故障、长期拉合以及恶劣环境的影响下，容易出现发热。这种现象不易被直接发现，但可以通过红外测温技术发现。文章阐述了红外测温技术的基本原理及其在电力设备带电检测中的应用，并结合案例进行了分析。
关键词：红外测温；带电检测；电网安全
引言
电气一、二次设备是否正常运行直接影响着电网运行的安全系数，但各种电气一、二次设备因材质、工艺、受潮、老化再加以长期承载负荷、长期拉合等原因，存在着各种隐患和故障。红外测温技术可以在设备不停电的情况下，直观精确的反应出设备因各种隐患和故障产生的发热现象，是设备带电检测技术在电网运行维护技术中的重要表现，给状态状态检修提供了可靠的依据。
一、红外测温的基本原理
1.1基本原理
红外测温技术是设备带电检测技术的一种，实质就是对设备（目标）发射的红外辐射进行探测及显示处理的过程。自然界一切绝对温度高于零度的物体，会不断地辐射红外线，而辐射出的红外线带有物体的温度特征信息。电力设备发射的红外辐射功率经过衰减后，由检测仪器光学系统接收后聚焦在红外探测器上，同时把设备的红外辐射信号功率转换成便于直接处理的电信号，经过放大处理，以数字或二维热图像的形式显示目标设备表面的温度值或温度场分布。因此红外测温就能直观、准确的反映电力设备的温度，以此达到精确的测控效果。
1.2故障分类
对于电气设备的发热故障，从红外检测和诊断的角度，分为外部故障和内部故障。
外部故障是指在设备表面裸露的各部位出现的故障，例如因在大气中长期暴露而出现的电气设备线夹或接头的老化和故障、设备表面的污秽以及因涡流造成箱式金属封闭设备的过热等。外部故障可以从红外测温形成的热图像中直观地反映出来，并且根据温度的分布可精确地确定故障严重程度及故障部位。
内部故障是指封闭在绝缘介质或设备壳体内部的一系列故障。这类故障部位发射的红外辐射由于受到设备的壳体或绝缘介质阻碍，通常很难获得像外部故障一样比较直观的故障信息。但根据电气设备的内部结构和工作原理，依据热量在不同介质中的传热规律，依然能够通过红外测温技术获得设备内部故障在外部表现出热图像特征或温度分布，从而确定设备内部故障严重程度及故障部位。
二、红外测温在变电设备带电检测技术中的具体应用
2.1设备外部故障的发热检测
a）隔离开关（户外）刀口发热的检测
根据历史缺陷数据发现，导致隔离开关发热的原因基本有三种：一是由于隔离开关长期裸露在大气中再加以拉合时的电弧灼烧，必然会被氧化并在其表面形成氧化膜，从而增大隔离开关通流的电阻，很容易就会造成表面电阻和接触电阻发热；二是在投入运行后，隔离开关也会由于倒闸操作原因频繁的进行拉合，这种频繁的机械操作很容易导致隔离开关刀口接触面的承载压力失去平衡，甚至隔离开关合闸后出现偏差、合不到位的现象，因此也会使得隔离开关刀口由于接触电阻和表面电阻的增大甚至短暂的放电等原因而过热；三是因为隔离开关安装后并未及时验收发现的家族性缺陷和隐藏故障等，会在后期的运行中以发热的形式慢慢凸现出来。
b）引流线线夹发热的检测
引流线的线夹因长期裸露在大气中运行，其接触部分也会因氧化而发热，同时长期承受氧化或恶劣天气影响，牢固线夹的螺丝或弹簧片容易松动使得线夹处接触不牢而电阻增大，引起发热。
2.2设备内部故障的发热
设备内部发热故障通常难以直观发现，对于电气设备而言，其内部故障所产生的热量会通过金属导电回路、固体绝缘介质、绝缘油和气体介质进行传导、对流和辐射，从而改变设备外壳的温度分布情况。根据电气设备的内部结构和工作原理，利用红外测温技术分析设备外壳温度的分布规律，同样可以达到对内部故障的判别。
2.3实例
2017年8月220kV米泉变在进行110kV倒母线期间，发现110kV米城线母侧隔离开关握手处存在发热异常。倒母线前110kV为Ⅰ母带110kV所有负荷运行，Ⅱ母热备用状态，操作任务是将110kVⅠ、Ⅱ母负荷恢复原方式运行，操作前故障线路在Ⅰ母运行正常。在将米城线由Ⅰ母倒至Ⅱ母运行后，发现米城线Ⅱ母侧隔离开关B相存在明显发热点（见图1），其中B相热点温度为68.5℃，A、C相分别为33.1℃和33.4℃，环境温度为29℃，相对温差为88%，同时发现B相隔离开关握手轻微打火放电。为防止事故发生，随即申请将米城线由Ⅱ母倒至Ⅰ母运行，Ⅱ母侧隔离开关停电检查。但在将米城线由Ⅱ母倒至Ⅰ母运行后发现米城线Ⅰ母侧隔离开关A相也存在异常发热（如图2）。A相热点温度为64.8℃，B、C相分别为34.2℃和33.8℃，相对温差为86%。检查发现Ⅰ母侧隔离开关A相握手合闸连接点轻微错位。随后立即申请将米城线停电检查并消缺，避免了事故的发生。
由此案例，我们可以看出红外测温是一种有效的带电检测技术，能够及时、直观、精确地定位设备故障，可以为设备状态检修和及时发现、消除设备缺陷提供重要的检测依据，保障电网安全运行。
三、红外测温技术的不足与展望
红外测温技术虽然相对于传统测温技术有较大的优势，但还是不能做到对电气设备全局性实时的动态带电检测，这就对人工巡视有较高的要求，不但会测要进行周期性的全测，一旦发现发热设备还需投入大量人力进行跟踪监测，才能做到对隐患的发展实时掌控。
因此，全局性实时的动态红外测温技术便成为变电设备中红外测温技术的主要发展趋势。此技术需要结合智能巡检辅助装置，需要配备相应图像分析系统、相应功能处理软件以及实时上传告警系统等做到符合智能巡检的全局性实时动态带电检测。这样的技术不但可以减少运行人员的工作负担，更能及时、精确地发现设备缺陷并跟踪其发展趋势，使得缺陷可控制，切实提高电网安全运行。
四、结束语
红外测温是一种高效有利的变电设备带电检测技术，尤其是其未来的发展将是智能巡检的重要技术，不仅大大提高工作效率，实时监控电气设备运行状况，还能及时精确确定安全隐患，保障电网安全可靠运行。
参考文献：
[1]孙雪峰.变电设备带电检测异常分析典型案例[M].北京：中国电力出版社,2016.1
[2]梁敬铸.浅析红外测温技术在变电运行中的应用[J].企业技术开发,2013,(32).
论文作者:孙晖
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/23
标签：测温论文; 故障论文; 设备论文; 技术论文; 发现论文; 温度论文; 电网论文; 《基层建设》2017年第31期论文;