红外线成像技术在电力系统的应用

王 杰，黄志刚，白凤春

（鄂尔多斯电业局，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

目前，红外线成像技术在电力系统中的运用已日趋广泛。利用红外线成像技术生产的红外成像仪，由于其不接触、不停运、不取样、不解体，测试简便，智能化程度高，数据便于微机分析等优点，已逐渐得到电力系统管理层和电气设备绝缘监督专业人员的充分肯定。

鄂尔多斯电业局现有3台红外成像仪，其中2台为广州飒特公司6800型，1台为AGEMA470型，同时各变电站均配有相应的红外线点温仪。这3台红外成像仪自1998年投入使用以后，先后发现鄂尔多斯电业局下属树林召110 kV变电站2号主变110 kV侧C相套管将军帽帽端发热，盘山110 kV变电站351号断路器C相油箱内部发热，达旗220 kV变电站154号达东线A相耦合电容整体发热等紧急、重大及一般性设备缺陷230多台(次)。

1 红外成像技术在变电站及发电厂中的应用

自1998年以来，鄂尔多斯电业局34座变电站利用红外成像技术进行绝缘检测，发现了大量的电气设备缺陷。主要的电气设备缺陷类型有：隔离开关接头和顶帽发热，多油断路器油箱内部发热，耦合电容器整体和末屏发热，变压器和电抗器高压套管内连接发热，高压电缆接头发热等。红外成像技术的应用不仅替代了母线零值绝缘子串的带电检测，还可对避雷器进行在线检测。

1.1 在隔离开关中的应用

在某次对局北郊变电站进行红外成像检测时，发现其1012号隔离开关A相触头转动球头发热，温度为26.7℃，而另2相的温度为13.5℃。依照《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相应公式计算出其相对温差为61%。《导则》规定相对温差不大于80%时为一般缺陷，可以继续运行。后利用停电机会进行检查，发现A相转动球头内弹簧(共有8个)只剩2个完好，其余全部烧坏。在更换弹簧后，A相测温正常。另外，利用红外成像技术还曾发现过隔离开关刀口及接头发热等多起重大缺陷。由于及时发现并处理，有效避免了设备事故的发生。

1.2 在发电机定子中的应用

2004-08-20，在某次利用红外成像技术对达拉特旗蒙达电厂5号机组定子进行测温时，发现86个测点中有83个测点都连续分布在32.5℃～55.1℃区域，而有3个测点的温度(62℃、66℃、67℃)远离该连续区。根据《电力设备预防性试验规程》中定子铁芯试验的有关规定，磁密在1T下齿的最高温升不大于25℃，齿的最大温差不大于15℃，可以判断这3个远离连续区的测点显然有重大缺陷。随后进行解体检查，发现这3个测点处的焊头焊接质量不良，电阻值分别为正常焊头的15.1倍、16.3倍、16.7倍。对这3个测点处的焊头进行处理后，2004-09-06进行复测，3个测点温度已进入连续分布区。

1.3 在多油断路器中的应用

2003年8月，利用红外成像技术检测时，发现沙圪堵110 kV变电站351号断路器C相油箱内部发热，温度自上而下呈阶梯分布，油箱表面温度为39℃，正常相油箱表面温度为25℃，相差14℃，热像图谱十分明显。因此，判断351号断路器油箱内部故障，属于紧急缺陷。随即于次日停电进行试验，发现油箱接触电阻高达9.15 MΩ，为标准规定值的几十倍。对油箱进行检查，发现导电杆发黑，导电杆与铝梁螺纹连接已部分烧熔。因此，要定期利用红外成像技术检测高压断路器及其连接板接头，以及时发现并消除设备隐患，并为断路器实行状态化检修提供有力依据。

1.4 在耦合电容器中的应用

2003-09-04，在对北郊变电站进行红外成像测温过程中，发现151号东北线A相耦合电容器整体发热。A相温度为19℃，正常相温度为17.4℃，温升达1.6℃。根据《导则》要求，该型号耦合电容器的相对温升不大于1.5℃。因此，A相耦合电容器故障属重大缺陷。于次日停电进行常规试验，测得介损值为0.4%(规程标准为不大于0.2%)，已超标不能使用。

1.5 在高压电缆检测中的应用

利用红外成像技术检测电缆接头发热是比较有效的方法。榆树湾110kV变电站10kV电容器开关柜与电容器间采用2根截面积为95mm2的铝芯三芯电缆连接，电缆载流量为250A。2003年3月，利用红外成像仪测温时，发现2根电缆温度有明显差异，一根为48℃，一根为35℃，温度相差13℃；但未超过规程要求的60℃标准，可以继续运行。比较其他几组电容器的电缆温度发现，其他电缆温度都在40℃左右。依据《导则》中相应公式计算出这2根电缆的相对温差为61.54%，因此初步判断此组电容器的电缆有异常。用钳形表测量电缆头处电流，发现一根电缆电流为229A，另一根电缆电流为0，而正常电容器的2根电缆电流都应是117A。随后停电检查，发现电容器开关柜内1根电缆的紧固螺丝松动，同时螺丝存在不同程度的放电现象。更换螺丝后测量电缆温度正常。

某次对达镇110kV变电站10kV橡塑电缆利用红外成像技术测温时，发现其电缆三叉头温度达147℃。《导则》规定该类型的电缆运行时温度不大于90℃，因此属紧急缺陷。停电试验发现，其泄漏电流为120μA，大于50μA的标准值。重做电缆头后，测温正常。

1.6 在复合绝缘子检测中的应用

由于红外成像技术可以检测到因局部放电或泄漏电流流过绝缘物质时产生的介电损耗或电阻损耗等引起的绝缘子局部温度升高，因此可以用于在线检测。凡有明显局部过热点的绝缘子，其过热点至绝缘子高压端硅橡胶表面上均呈现发黑、粉化、变脆、憎水性基本丧失等特点，有的还出现许多细小裂纹，甚至出现严重破损。

2 需继续探索的课题

红外成像技术在鄂尔多斯电业局各变电站电气设备的检测中应用已十分广泛，但在以下2个方面的应用上还需继续探索。

(1) 理论上讲，变压器和电抗器铁芯漏磁时应有明显的局部发热现象，而局下属某10kV电抗器内部长期过热，经多次红外成像检测，虽然发现电抗器整体温度较高，但并无明显的局部发热图谱。因此，对如何利用红外成像技术检测变压器和电抗器内部磁滞涡流发热仍需不断尝试。

(2) 利用红外成像技术还不能对电压、电流混合致热型电气设备(如套管)的故障进行准确定性，而且目前还不能完全排除各种干扰因素对红外成像检测结果的影响，所以在这些方面也需继续探索。

3 经验与体会

随着大电网、高电压的发展，对电力系统的可靠稳定运行提出了越来越高的要求。红外状态监测和诊断技术具有远距离、不接触、不取样、不解体，且准确、快速、直观等特点，可以实时地在线监测和诊断电气设备大多数故障(几乎可以覆盖所有电气设备各种故障的检测)，因而备受国内外电力行业的重视(国外已普遍应用的一种先进状态检修体制)，并得到快速发展。红外检测技术的应用，对提高电气设备的可靠性与有效性，提高运行经济效益，降低维修成本都有很重要的意义，是目前在预知检修领域中普遍推广的一种很好手段，可以使维修水平和设备的健康水平上一个台阶。

虽然通过红外成像仪测温能对电气设备进行实时带电检测，发现常规试验手段所不能发现的设备故障，但就目前红外成像检测技术的发展水平来看，仅采用该技术还不能对设备的内部所有故障做出准确判断。因此，对于设备内部故障进行检测时，应将常规试验手段和红外成像检测手段有机结合、互为补充。

总之，在红外成像测温检测时，应该从一些不太明显的表面现象入手，仔细分析，发现问题、解决问题，同时积累一些典型的温度数据和热图谱，这样在发现异常时进行比较分析。在发现问题时，不仅要按照《导则》的要求进行定性，而且要通过一些手段和方法找出发热的成因，再针对具体问题进行具体分析。

1 陈 衡，侯善敬著.电力设备故障红外诊断(第一版).北京:中国电力出版社,1999.

2 胡红光著.电力红外诊断技术作业与管理.北京 ：中国电力出版社，2006.