變電站紅外測溫方法

時間：2022-10-05 21:39:30 論文范文我要投稿

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變電站紅外測溫方法

　　變電站紅外測溫方法【1】

　　摘要本文從紅外線測溫儀基本原理出發(fā)，結合變電站實際情況，對測溫方法進行細化和改進，提高變電站內紅外測溫的效率及準備性。

　　關鍵詞紅外測溫;日常普測

　　隨著紅外技術的發(fā)展，紅外熱成像儀器制造水平日益提高，該技術在電力工業(yè)中的應用越來越廣泛，能在設備帶電的狀態(tài)下，發(fā)現(xiàn)運行設備的過熱型缺陷，為電力生產構筑一道安全防護網，而且具有直觀便捷的特點，是一種有效的檢測技術。

　　在變電站紅外應用中，如何優(yōu)化紅外成像儀相關參數(shù)設置、測溫點選取以及后期紅外圖像及數(shù)據處理，已達到更迅速、更準確發(fā)現(xiàn)設備過熱缺陷目的

　　1 紅外測溫儀的特點及常用參數(shù)

　　1.1 紅外測溫儀的特點

　　測溫范圍廣，非接觸式測量，靈敏度高，響應速度快。

　　但由于受被測對象的發(fā)射率影響，幾乎不可能測到被測對象真實溫度，只能通過對發(fā)射率的調整測得其表面溫度。

　　1.2 紅外測溫儀的常用參數(shù)(以Fluke　Ti25型紅外測溫儀為例)

　　1)熱圖像范圍調整。

　　范圍選項主要是調整紅外圖像在不同溫度對應的圖像顏色，方便更直觀的尋找熱點，調整范圍為-10℃～-250℃。

　　對應不同的測溫要求，可在此區(qū)間內選擇合適的圖像顯示范圍。

　　如圖1。

　　2)發(fā)射率調整。

　　輻射率是一個物體相對黑體輻射能力大小的物理量，首先，與物體的材料形狀、表面粗糙度、凹凸度等有關，其次還與測試的方向有關。

　　不同材料不同溫度條件下的發(fā)射率的選擇參DLT664-2008附錄。

　　2 日常測溫方法探究

　　2.1 測溫目的

　　日常測溫是日常運行巡視的一種手段，主要目的在于發(fā)現(xiàn)一些明顯的缺陷，檢查對象為電流致熱型設備，如隔離開關動靜觸頭等。

　　發(fā)現(xiàn)問題后，轉入精確測溫。

　　2.2 測溫技巧交流

　　介于日常測溫的目的，我們對其測溫的環(huán)境要求不是特別嚴格，但是日常范圍為全站設備，測溫點多，工作強度高，測溫的效率顯得十分重要。

　　1)熱圖像范圍選擇。

　　在電流致熱型設備的缺陷定性中，正常設備之間的溫差一般不大于10　k，所以在選取熱像范圍時，我們一般以環(huán)境溫度為或者正常小電流設備溫度為基準，將熱像范圍選擇在以此基準向上10　k，向下10　k。

　　這樣就形成范圍為20　k的等溫線，對應不同的溫度，在測溫儀面板上會有不同的顏色。

　　這張為呂梁500　kV變電站5053-2隔離開關發(fā)熱照片，當時環(huán)境溫度為10度，兩張照片都形成了從0度-20度熱像等溫線，我們在做日常檢測時，不需要再一個一個自己核對設備溫度具體數(shù)值，只需在圖像中觀察無橘黃色、紅色的圖像，就可確認本測溫間隔無發(fā)熱設備。

　　這種熱像范圍的選擇可以大大提高測溫效率。

　　2)發(fā)射率選擇。

　　在日常測溫時，重點是對比同類設備在熱圖像中的顏色，發(fā)射率選取0.9即可，當發(fā)現(xiàn)發(fā)熱設備后，再將進行熱點精確測溫，這時需要將發(fā)射率調整至與該設備相符合的發(fā)射率，并進行紅外成像。

　　3)應用同類對比法，提高測溫的效率和準確率。

　　所謂同類對比法，指在一個紅外成像中，將同類的接頭設備進行比較，從而發(fā)現(xiàn)是否有過熱現(xiàn)象。

　　發(fā)現(xiàn)過熱圖像后，再拉近距離，針對設備進行精確測溫。

　　同類對比法的優(yōu)點：

　　1)可以在一個圖像中比較最多12個接頭，大大提高測溫效率。

　　2)同類對比法只需比較圖像中一類設備的熱像顏色變比，無需對每個設備進行溫度比較，使紅外測溫更直觀話。

　　3)同類對比重點為比較一類設備或某一設備和周圍相鄰設備的熱圖像變比，對發(fā)射率、背景溫度及環(huán)境溫濕度選項無需嚴格要求，同時，改變背景溫度、發(fā)射率選項，會對圖像對比靈敏度有修正，如室外溫度-15℃時，一般范圍選擇為-19℃--10℃，并將發(fā)射率調整為0.85或者0.8，已方便圖像更明顯的對比。

　　同類比較法的缺點：

　　1)要求運行人員有較高的測溫經驗，對紅外正常圖譜有深入認識，可以迅速判斷設備發(fā)熱異常。

　　2)對紅外測溫儀精度要求較高，越高的精度一次可測得的設備越多，圖像對比越明顯。

　　3)因為光線反射容易照成誤判，必須閉燈或者在無太陽的傍晚進行。

　　3 結束語

　　紅外技術的發(fā)展到今天，可以說已經比較成熟了，對于紅外技術在變電站內的應用，也一步步在發(fā)展。

　　說到底，紅外測溫方法的研究，最終還是落在經驗積累上，需要我們對不同設備在不同的電流負荷、不同環(huán)境溫度、濕度等條件下進行測溫，深入探討其紅外圖像，并在積累中不斷創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)測溫技巧，真正讓紅外技術為變電設備保駕護航。

　　參考文獻

　　[1]曾強，舒芳譽，李清華.紅外測溫儀—工作原理及誤差分析[J].2007.

　　[2]張欽.紅外測溫儀的工作原理及檢定數(shù)據處理方法探討[J].2008.

　　[3]曾強，舒芳譽，李清華.紅外測溫儀工作原理及應用[J].2007.

　　[4]DLT　664-2008　帶電設備紅外診斷應用規(guī)范[M].

　　變電站巡視中紅外測溫技術的應用【2】

　　【摘要】隨著我國經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，變電站作為電網的中心，也變得越來越重要。

　　但是由于變電站的運行中，經常會出現(xiàn)一些有關熱效應的問題，所以紅外測溫技術在變電站的應用中越來越廣泛。

　　在電網的檢測中大力運用紅外測溫儀不僅可以減少斷電的情況、降低設備出現(xiàn)問題的次數(shù)，更能使得變電站在運行過程中更加安全、高效，本文就這一問題，展開討論。

　　【關鍵詞】紅外測溫技術巡視應用變電站紅外診斷

　　1 前言

　　近年來，隨著我國經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對于用電的性能要求也越來越高，因而電網的重要性也變得越來越明顯。

　　變電站設備是電網的重要組成部分，隨著電網的增多，變電站設備也會越來越多，隨之產生的問題也會日益增加。

　　所以要想方便人們的生活、保證用電設備的安全高效，電站設備的檢測和檢修是必不可少的。

　　紅外測溫技術在這一方面有顯著的成效，不僅能夠保障變電設備的高效、安全的運作，而且在提高效率方面也有其不可磨滅的作用。

　　2 紅外測溫技術的原理

　　利用紅外線的技術來測量變電站設備的溫度，就是紅外測溫技術的原理。

　　根據對變電站設備運行時的溫度進行監(jiān)測進而確保變電站運行設備的安全與否的監(jiān)測，來確保設備安全、高效的運行。

　　紅外測溫技術的物理原理為：分子和原子構成物質，在一定情況下不同的分子和原子不同的排列方式能夠構成新的不同物質，然而分子和原子的運動是伴隨著熱量產生的，而熱量會向外輻射，這就是我們通常所說的熱輻射。

　　而紅外測溫技術則是對變電站設備是否有熱輻射現(xiàn)象進行的監(jiān)測。

　　紅外測溫技術對這一過程實現(xiàn)的過程是先對變電站設備運行過程中向外輻射的熱量進行收集，隨后通過紅外探測器等設備變成信號經由電路傳輸、分析、判斷、得出結果，最后由工作人員檢測是否處于發(fā)熱狀態(tài)并且進行實時的檢修，從而避免了很多不必要的故障發(fā)生，也減少了變電設備損壞的幾率，大大降低了國家的成本，及時有效的處理故障和問題也減少了工作人員不必要的額外工作負擔，大大增加了工作人員工作的積極性，減少了對電網系統(tǒng)的損害。

　　3 紅外測溫技術在變電站中的應用

　　變電站中紅外測溫技應用的方法主要有以下幾點：

　　第一點運行中的變電站設備，如果出現(xiàn)了因電流產生的發(fā)熱異常情況，應該采用測量溫度的方式進行測量利用已知的計算公式算出變電站中運行設備發(fā)熱位置相對溫差，下一步把參照體和發(fā)熱點還有正常的相差溫度帶入公式算出準確溫差值。

　　第二點對于同一個型號的變電站的運行設備的電壓產生的熱量的差異上來判斷該設備運行的狀況，根據同類設備的溫差來判別設備是不是由于電壓產生熱量導致自身產生缺陷，查閱變電系統(tǒng)的相關文獻來判斷該設備是否有故障。

　　第三點可以通過對比正常情況下變電站設備運行時產生熱量的熱譜圖和故障情況下變電站設備運行時產生熱量的熱譜圖，通過熱譜圖的對比來判斷變電站設備異常狀態(tài)更具有科學依據，也更有說服力。

　　4 紅外測溫儀用的效果和情況

　　紅外測溫儀的應用對于變電站來說可以說是一項非常具有保障的應用。

　　變電站設備在正常運行過程中工作人員需要定期進行監(jiān)控和檢測，以保證設備的正常運行。

　　這不僅能夠及時的發(fā)現(xiàn)變電設備存在的問題和隱患，而且一旦出現(xiàn)問題，可以立即停止設備以避免造成不必要的損失，導致變電站整體癱瘓。

　　這也是預防電網癱瘓的一大重要舉措。

　　紅外測溫技術相比較傳統(tǒng)的測溫技術有很大的改進，傳統(tǒng)的測溫技術是通過人工的觀察、觸摸和測量來判斷變電裝備是否出現(xiàn)故障，這就增加了很多的偶然性，使得測量可能會不準確，而且消耗的人力、物力巨大，成本過高。

　　由于人工檢測很多時候是憑借自己的經驗來觀察的，對于一些變電設備初期的故障很多熱源是分散的，只有到了后期熱源集中到一定程度才會發(fā)生故障，但是早期的故障如果用人工檢測的話，很多是發(fā)現(xiàn)不了的工作人員會認為這是正常的，并不會當作設備故障來處理所以也就錯過了最佳的解決時機，還要可能造成設備的損害甚至最后導致電網的癱瘓。

　　再有一點就是，如果人工去觸摸設備來檢測設備是否出現(xiàn)故障有可能會對人體造成傷害，會發(fā)生危險。

　　這在很大程度上也說明了人工檢測是不可取的。

　　紅外測溫技術，相較于傳統(tǒng)的測溫技術是穩(wěn)定的、可靠的、正確性非常高，并不會復雜和繁瑣使得結果一目了然。

　　總而言之，紅外測溫技術在變電站設備故障檢測過程中發(fā)揮著不可估量的，對設備的監(jiān)測，將設備早期出現(xiàn)的問題反饋給工作人員，現(xiàn)在工作人員能夠提早的進行檢修和處理，從而節(jié)省了大量的時間和避免了很多不必要的損失。

　　而在另一方面紅外測溫設備的不斷改進和發(fā)展，使得紅外測溫設備的價格在下降因而成本不會太高，這也大大提高了紅外測溫設備在變電站設備檢測中的應用。

　　5 結語

　　相較于傳統(tǒng)的人工監(jiān)測，紅外測溫技術在監(jiān)測設備、早期預防、檢測檢修等方面有著更為顯著的性能，這也是紅外測溫技術的一大優(yōu)勢。

　　為了保證我國電網系統(tǒng)的正常運行以及變電站中變電設備的正常運作，在變電站中引進紅外測溫技術是相當必要的。

　　就目前形式而言，紅外測溫技術還有很多缺陷和不足，這也需要，我國科研人員和國家有關部門予以高度重視，積極設計并改進更為完善的紅外測溫技術設備，以期達到更好的效果，保證我國電網系統(tǒng)更安全、高效的運作。

　　參考文獻：

　　[1]丘必養(yǎng).紅外測溫技術在變電站設備巡視中的應用[J].廣東輸電與變電技術，2004，06：31-33.

　　[2]趙云祥.紅外測溫技術在變電站設備巡視中的應用[J].黑龍江科技信息，2015，36：1.

　　[3]李鵬程.基于紅外測溫技術的變電設備缺陷診斷分析[D].華北電力大學，2014.

　　紅外測溫在變電站的應用實踐【3】

　　摘　要: 通過紅外測溫技術的應用，可有效掌握設備在正常運行狀態(tài)下的發(fā)熱規(guī)律及其表面溫度場的分布和溫升狀況，結合各種電氣設備的內部結構和運行狀態(tài)，依據傳導熱能的途徑，就能較好地對設備有無內部或外部故障進行診斷。

　　關鍵詞：紅外測溫;發(fā)熱;運行;環(huán)境

　　一、電氣設備發(fā)熱及原因

　　電氣一次設備，以及它們與母線、導線或電纜之間的電氣連接部位，常常因某種原因產生發(fā)熱，嚴重時將影響變電站的安全運行，應該引起我們的重視。

　　電氣設備工作時，由于電流、電壓的作用，將產生電阻損耗發(fā)熱、介質損耗發(fā)熱、鐵心損耗發(fā)熱等3種熱源。

　　電氣設備的熱故障可分為外部故障和內部故障，長期暴露在大氣中的各種電氣接頭因表面氧化而接觸不良，是電氣設備的外部故障。

　　而封閉在固體絕緣、油絕緣以及設備殼體內部的電氣回路和絕緣介質劣化等，依據傳熱原理，從電氣設備外部顯現(xiàn)的溫度分布熱像圖，可以判斷為內部故障。

　　眾所周知，金屬導體都有一定的電阻，其電阻與其本身的電阻率和平均溫度系數(shù)有關，且有相應的熔點。

　　根據Q=I2Rt，當電氣接頭的接觸電阻由于某種因素如接觸表面狀況不良、氧化程度嚴重、接觸壓力較小、有效接觸面積減小而增大時，或電流增大時，其發(fā)熱量(溫度)將相應增大，電阻由于熱效應而相應增大。

　　電阻增大又使溫度增加，如此惡性循環(huán)，將使接觸面的溫度超過熔點而熔化。

　　當系統(tǒng)發(fā)生短路時，隨著短路電流的急劇增加，接頭因超溫最容易發(fā)生熔化或熔斷，同時會擴大為火災事故和絕緣破壞事故。

　　導體之間接觸面的接觸電阻，除與環(huán)境溫度和接觸壓力等因素有關外，還與接觸面的材料、接觸表面粗糙程度、接觸面積的大小、接觸表面氧化程度和接觸壓力等因素有關。

　　如設備的導體與引線的接觸面由于壓接不緊或接觸面較小，在通過一定電流時產生發(fā)熱。

　　發(fā)熱后加速了接觸面的氧化，使接觸電阻增大;接觸電阻增大后使發(fā)熱更嚴重，導致接頭處嚴重過熱，造成接頭燒壞或熔斷。

　　可見，電氣設備的局部發(fā)熱，若不及時發(fā)現(xiàn)和處理，發(fā)熱點會逐步擴大，可能會導致嚴重后果。

　　二、案例分析

　　筆者根據在變電站多年的運行經驗及開展紅外測溫實踐，進行案例分析如下：

　　(1)根據各相溫差實踐。

　　值班工作中，高峰負荷時進行普測，某35KV出線負荷側隔離刀閘(GW5-35)開關側：U相為26℃，V相為25℃，W相51℃，相間溫差很大，判斷W相接頭有缺陷。

　　后來用旁母帶出負荷檢修，發(fā)現(xiàn)壓接導線板螺絲松，造成接觸不良而發(fā)熱。

　　(2)主變壓器套管內部嚴重缺油故障實踐。

　　由于高壓側套管比較高，如不仔細觀察，很難從窄玻璃管處觀察到油位顯示，在巡視設備時，發(fā)現(xiàn)2#主變高壓側電容套管油位顯示三相基本相同，負荷高峰時測溫，從熱像顯示U相套管嚴重缺油。

　　經生技部門核實，停電檢查與熱像診斷相同，油位顯示管油位系假象，排除了一起事故重大隱患。

　　(3)避雷器受潮異常實踐。

　　6月份某天,在對110KV東段PT避雷器測溫中，發(fā)現(xiàn)避雷器兩端溫度低，接近0℃，中部溫度有6.17℃，這種熱分布異常引起了值班員注意,通過進行帶電測試電導電流為660uA,而3月份預試時測試的電導電流值僅為107 uA,匯報生技部門后,第二天測得為766uA，決定停運檢修，測得它的絕緣電阻為16MΩ，1mA的直流壓降為19kv，說明該避雷器已嚴重受潮。

　　此次紅外熱像監(jiān)測避免了一起避雷器爆炸事故的發(fā)生。

　　(4)設備連接正常發(fā)熱實踐。

　　在一次對運行中的電流互感器測溫時，發(fā)現(xiàn)U相接頭螺帽處溫度達89℃，懷疑是螺帽松動造成接觸不良引起的發(fā)熱，停電處理時發(fā)現(xiàn)螺帽緊固，沒有發(fā)現(xiàn)故障原因，經過對熱成像圖進行分析，發(fā)現(xiàn)為互感謝器內部缺陷引起發(fā)熱。

　　經解體發(fā)現(xiàn)其內部接頭已燒損。

　　三、測溫數(shù)據分析

　　一般檢測時環(huán)境溫度一般不低于5℃，相對濕度不大于85%，天氣以陰天、多云為宜，最好在夜間進行，在室內或晚上檢測應避開燈光直射，宜閉燈檢測。

　　風速一般不大于5m/s,應盡量避開視線中的封閉遮擋物。

　　檢測電流致熱設備，最好在高峰負荷下進行。

　　否則，一般應在不低于30%的額定負荷下進行，同時應充分考慮小負荷電流對測試結果的影響。

　　精確檢測時除了滿足上述要求外，還應滿足;風速一般不大于0.5 m/s;設備通電時間不小于6h，最好在24h以上;檢測期間天氣為陰天、夜間或晴天日落2h后;被檢測設備周圍應具有均穩(wěn)衡的背景輻射，應盡量避開附近熱輻射源的干擾，在某些設備被檢時還應避開人體熱源等的紅外輻射;避開強電磁場，防止強電磁場影響紅外熱像儀的正常工作。

　　實際工作還應注意的問題有：

　　(1)在對10KV開關柜進行測溫時，現(xiàn)場很難直接實現(xiàn)，停電打開柜門測溫一定不會準確，因為，此時已過去了一段時間。

　　如果利用牛頓冷卻定律的原理，在兩個不同的時間內對柜內設備進行測溫，雖然可計算出設備運行中的初始溫度，但計算起來有點麻煩。

　　(2)記錄測溫部位溫度數(shù)據后，應打開后臺微機查對測溫設備當時的實際負荷電流，正確填入測溫記錄本中的各項，如：環(huán)境溫度、額定電流、運行電壓、實際位置等。

　　根據站運行曲線分析高峰時段，一般在負荷高峰時進行。

　　(3)正確掌握所用測溫儀器，嚴格按照說明，選擇被測設備的輻射率，如金屬材料氧化對被測設備輻射率的影響等。

　　(4)在環(huán)境溫度變化、負荷增加等情況下，還應增加測溫次數(shù)和檢查導體接觸面的項目。

　　四、結論

　　在實際紅外測溫過程中，值班人員除了解設備性能狀況，會對發(fā)熱原因分析外，還應嚴格遵守氣候條件、熟悉掌握紅外測溫設備使用環(huán)境、操作規(guī)范以及一般檢測和精確檢測的要求，正確的對所測的數(shù)據進行判斷分析。

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