浅谈红外测温在风电场设备检修维护的实际应用

薛腾腾 华能布尔津风力发电分公司

引言

随着红外检测设备水平的发展和红外检测技术在电力系统中的应用，红外检测作为一种先进、有效、简便的监测手段，在保障风电场的安全运行、防止设备的突发性事故方面发挥着巨大的作用，电力系统红外检测运用也越来越广泛。

1 红外热像仪原理

红外热像仪是一门使用光电设备来检测和测量辐射并在辐射与表面温度之间建立相互联系的科学。辐射是指辐射能（电磁波）在没有直接传导媒体的情况下移动时发生的热量移动。现代红外热像仪的工作原理是使用光电设备来检测和测量辐射，并在辐射与表面温度之间建立相互联系。所有高于绝对零度（-273℃）的物体都会发出红外辐射。红外热像仪利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。通过查看热图像，可以观察到被测目标的整体温度分布状况，研究目标的发热情况，从而进行下一步工作的判断。

图1 红外热像仪的光路图

2 红外热像仪的优点

红外诊断技术具有不接触、不停电、不取样、不解体、远距离、高分辨率和抗电磁干扰的特点。在电气设备的运行状态下，通过被检测设备故障引起的异常红外辐射和异常温度场，直观地显示运行设备的技术状态和故障位置，可以迅速、形象地显示设备的运行状态和有无故障，能够明确的给出故障属性、部位和严重程度，为电气设备的健康状况提供了新的诊断方法，为检修维护提供了可靠的依据。

3 红外测温诊断测量注意事项

1）应尽量选择在阴天或夜天进行测量，如果晴天时应选择在背光面进行测量，避免直对太阳光进行测量，太阳光会使红外成像仪测试的温度是反射表面温度（通常会在200℃以上），达不到应有的测量效果。

2）不宜在有雷、雨的环境下进行检测。

3）为保证测试的全面性，测试时应尽量记录异常设备的实际负荷电流和发热相、正常相及环境温度参照体的温度值。

4 风电场的设备特点

风电场普遍建在荒郊野外，戈壁荒滩，风机区域占地大。而风电场规模虽小，但也包括了升压站电气设备、风力发电机组、35kV集电线路、箱变、110kV（或220kV）送出线路等，设备种类多且多元化，电气设备常年带电，部分设备属高空设备。如果仅凭肉眼观察或停电检查，无法达到理想的效果。同时，风电场的运行检修维护人员较少，这就给电气设备的检查维护带来了一定的困难。而红外测温设备就能很好解决这一问题，无论设备带电与否，高处低处，红外测温设备都能迎刃而解，而且大大提高的检查维护人员的工作效率。

5 红外测温技术在风电场的开展应用及取得成效

我风场自2013年投产以来，坚持定期使用红外测温装置对风电场电气设备进行检测，多次及时发现各类缺陷，在保障设备安全稳定运行和设备检修维护方面发挥了巨大的作用，下面以工作中的几个实例谈一谈利用红外测温装置诊断设备缺陷，对检修维护方面的重要性。

5.1 案列1

2015年10月15日，我场在定期巡视中,用Ti32红外测温仪对集电线路终端杆进行检测时，发现能风三线终端杆B相跌落保险上端温度高于其他两相三十多度。跟据DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》，第四部分第4条，电气设备表面温度超过50℃，或相对温差超过20℃时为热隐患。

图2 热成像仪检测ABC三相温度

为防止热隐患酿成事故，检修班立即向调度申请停电对该相跌落进行检查，检查中发现，跌落保险触头及压舌表面发黑，两个接触点已被融化粘为一体，用绝缘拉杆无法拉开，最后用力拉开查看已无法使用。随后对此相跌落进行了全套更换，恢复运行后对该相进行测温，没有再出现温度异常现象，三相温度也没有出现较大偏差。

图3 被融化的保险压舌

因风场季节性大风天气，使跌落保险发生接触不良，加上设备长期高负荷运行，造成发热。如没有用红外测温仪及时发现，跌落保险将会被熔断，最后造成能风三线缺相运行，不仅会使能风三线11台风机内电气元件受损，影响使用寿命，还可能因未及时发现造成后期事故扩大，长期停运，影响生产发电。

5.2 案列2

2015年4月20日19时24分，3号风机报“塔基变压器温度超限”报警，当时后台显示温度为85℃，19时36分检修班现场用红外测温仪Ti32实测3号塔基变绕组温度为51℃，与后台显示相差较大，为确定不是红外测温仪问题，又在相邻2号、4号风机进行测试，其中2号塔基变绕组温度49.8℃，4号塔基变绕组测试温度均为36.2℃左右，并且与后台显示基本一致，因此判断可能是测试模块问题导致报警。

图4 后台实时监控数据

图5 3号塔基变红外测温图

图6 2号与4号塔基变测温图

在对3号风机塔基变更换温度测试PT100后，后台温度显示恢复正常，报警消失，风机正常运转。在此次故障检修中，如果没有红外测温仪的实测数据，就无法得知塔基变压器绕组的真实温度，故障查原因找起来就相对会耗时耗力，红外测温仪的运用，对这次检修维护中带来极大的方便，减少了很大的工作量。

图7 消缺完后台实时数据恢复正常

5.3 案列3

2015年8月24日，在进行箱变巡视时，从低压侧柜门处闻到有焦糊异味，立即对箱变低压侧进行检查，未能发现异常之处，随后用红外测温仪进行检测，发现箱变低压侧一空开上部发热，为防止事故扩大，立即停电进行检修，处理中发现空开接头松动，随后进行了紧固，合闸后对该空开进行红外测温检测，没有再出现发热现象。

图8 箱变发热处

红外测温仪的使用，可以快速的查找到故障点，极大缩短了检修维护的时间，也缩短了设备停运的时间。

6 结论

几次事件后，也让我们深思，红外测温检测可以有效的发现设备隐患，对风电场设备的检修维护提供了极大的方便。但是不能盲目去检测，何时去检测、怎样去检测，才能有效发现设备缺陷，进行检修维护。根据设备故障特点、故障时间、故障环境的特点，结合负荷变化以及特殊天气变化的情况，有效应用红外测温总结了以下几点∶

1）高负荷时进行红外测温检测，高负荷运行的设备会引起发热，一些潜在的隐患会在此时容易暴露，此时运用红外测温可以有效发现设备隐患，及时进行检修维护，可有效避免设备故障发生。

2）大风天气时进行红外测温巡视，大风天气会引起设备摆动，容易使接触点松动。一旦有松动就会存在发热现象，用红外成像仪可以及时有效的查找容易发生接触不良点，进行检修维护，可以有效避免设备发生故障。

3）特殊天气，大雪、大雾等天气进行红外测温检测，大雪大雾等天气气候比较特殊，环境寒冷、空气潮湿，设备在这种特殊的环境下会容易发生一些特殊情况，易产生一些潜在的安全隐患，此时进行红外测温检测，可以有效预防事故发生。

4) 用红外测温检测时，要对准容易发热的点，如螺栓、线路T接点、转换接点等。将这些点放入镜头内可以有效发现缺陷点。同时要根据检测经验记住经常容易发热的点，对这些点进行重点监测，并做好相关记录。测温时如不确定设备是否异常，可以对临近的设备进行检测，进行对比分析，来判断设备是否真的存在异常隐患。

5）发现有异常隐患时，不要急于认定，要从不多个同角度进行检测，如检测出均不正常，检查该设备的实际负荷电流和发热相、正常相及临近设备的温度值，进行分析对比后进行确定。

6）检修人员责任心，发现设备缺陷并不难，但检修人员一定要有责任心，在出现大风、大雪、高负荷情况时，要积极做好红外测温工作，才能有效发现缺陷，进行检修维护。如果没有一定的责任心，再明显的设备缺陷，再好的检测设备也无法发现，就不能够有效的去进行维护检修，就不能保护电气设备安全稳定运行。

[1]DL/T664-1999 《带电设备红外诊断技术应用导则》[S]

[2]DL/T596—1996 《电 力设备预防性试验规程》[S]