500kV输电线路中红外检测诊断技术的应用李世禄

500kV输电线路中红外检测诊断技术的应用李世禄

李世禄

（国网河北省电力公司检修分公司河北省石家庄市050000）

摘要：随着经济的发展，人们对电力的需求日益提升，配电网规模和电力设备的数量持续增加，导致电力系统存在的安全隐患也越来越多。变电站作为电力系统的重要组成部分，能否安全、稳定的运行直接影响着供电质量和稳定性。红外诊断技术能在不接触、不停电的状态下检修变电站的运行状态，保证了检测的安全稳定性，同时还为设备的健康判断提供了重要的信息参考。本文就500kV输电线路中红外检测诊断技术的应用进行探讨，以期更好地推广该项技术。

关键词：红外诊断技术；500kV输电线路；应用

1红外诊断技术原理

任何物体，只要具有一定的温度，就会向外散发人眼看不见的能量，物理学上称其为辐射能量。能量的大小与该物体的热力学温度4次方成正比，即：

式中：E为辐射出射度；σ为波尔兹曼系数；ε为物体的辐射率；T0和T分别为物体周围环境的温度和物体本身的温度。一旦物体发射出的温度E确定了，便能够求出温度值。利用这个原理制成了红外温度仪，测量时的温度越高，向外辐射的能量越强。这种测量方式归为非接触测量，因为它不需要与被测量的对象接触。根据发热原理，将电力设备进行分类，可分为电压致热型、电流致热型和综合致热型。由于输电线路的热量由电阻和电流所决定，故它属于电流型。当散热一定时，电流也就基本上不会发生变化，温升就主要由电阻来决定。所以，根据发生故障的时候，故障处的电阻值大于其他电阻值这一原理，即可判断出故障点的具体位置。

2红外诊断技术对检测环境的要求

（1）环境温度。一般来讲，被测设备与环境温度最好保持在有一定的温度值，如果低于5度的话，检测效果有可能会存在不准确的问题。红外诊断技术的使用环境应该保持正常工作温度。（2）空气湿度。温度与湿度都会影响到红外测温仪的正常工作效果。一般来讲，正常测温时空气湿度不宜大于85%。（3）天气条件。在实施红外线测温技术时，不应该在雨、雪、雷、雾等一些恶劣的天气环境下执行，风速不应该超过0.5m/s，当风速超过这一数值时，应该利用公式进行一定的修正，才能得到正确的结果。（4）光线要求。外界光线对于测量的结果影响比较大，这主要是因为红外测仪就是通过接收目标的辐射能量波来进行测量的。外界光线越弱，将会使测量结果越准确。所以对于室外测温时，最好是选择日落后、日出前或是阴天等光线不足时进行，如果是在室内进行检测的话，最好要关闭照明设备，避免光线直射。

3红外检测诊断技术在500kV交流输电线路上的应用

3.1输电线路设备发热机理及异常原因

3.1.1接续管、补修管、耐张线夹等导线连接件的发热机理及异常原因

（1）发热机理：它们常裸露在设备外部部位，属于外部缺陷，电流致热型缺陷。发热主要机理是P=I2R，包括因电阻损耗热效应而产生的热，从大气及太阳辐射中吸收的热和以对流形式向大气散热。（2）异常原因：由于接触电阻R异常增加产生，主要情况有：导电回路连接结构设计不合理；接触表面的平整和

氧化问题；接触表面间连接质量问题；接触面间局部放电会使导电连接体温度增加。接触部分电阻升高使电阻率随温度而变化，电阻率升高，接触电阻进一步增加。

3.1.2瓷质绝缘子的发热机理和异常原因

（1）瓷质绝缘子的发热机理主要包括三部分。交流电压作用下绝缘介质极化效应引起介质损耗发热，绝缘子内部穿透性泄漏电流引起的发热和表面爬电泄漏电流引起发热。这三部分发热与该片绝缘子上分布电压有关，而分布电压与绝缘电阻值相关。（2）瓷质绝缘子发热异常原因主要是绝缘电阻劣化和表面污秽。

3.1.3合成绝缘子、绝缘工具等高压复合材料的发热机理和异常原因

（1）合成绝缘子的缺陷发热主要分为两类，内部层间气隙缺陷和绝缘材料的电老化。内部层间气隙的发热原理是带有内部缺陷的绝缘管件在使用中，由于受高电压产生的强电场作用，气体比固体电气击穿强度小，会发生内部局部放电击穿，伴随热量产生。传递到绝缘材料表面，使表面局部温升。（2）绝缘材料的电气老化的发热机理是出现绝缘电老化的高压绝缘工具和绝缘部件在高电压作用下产生沿面放电。（3）异常原因有内部受潮，内部有气隙，绝缘材料电老化等。

3.2500kV交流输电线路与红外测温有关的基本参数

常用导线型号和导线连接件型号，材质，制作工艺。500kV交流输电线路常用导线型号有LGJQ300、LGJQ400、LGJ300/40、LGJ400/35，外径23.7～27.36mm；常用导线压接管有JYD-300、JYD-400等，外径40～45mm；常用耐张线夹型号有NY-300、NY-400/35等，外径40～45mm，由钢管和铝管组成。采用液压连接方式，压缩前管截面为圆形，压缩后为正六角形，六角形对边尺寸应为管外径0.866倍。

3.3常用诊断方法。

（1）温度判断法

通过对设备的温度普测，并结合某些经验阈值，判断设备有无明显发热现象。要点：适用那些“热点”不容易聚焦的设备；为减少日照干扰，并保证设备有较大通流，一般可在负荷晚峰时段进行。

（2）温差值判断法

所谓温差值判断法是指在设备安装点、型号、环境、负荷电流和表面状况等基本状况基本相同的情况下，所测得的两个观测点的温差与校热测点温升的比值，公式如下：△t=（t1-t2）/t1=（T1-T2）/（T1-T0）

其中T2和t2为正常相对应点的温度和温升；T1和t1为发热点的温度和温升；T0为测得环境参照体的温度。这种方法适用于像SF6断路器、真空断路器、充油套管、高压开关柜、隔离开关等电流致热型设备的故障诊断，因为它能够通过排除外界温度变化对诊断结果的影响。

（3）档案分析法

档案分析法是一种纵向比对法，即通过分析不同时期的某一设备的红外图谱来掌控设备的发热趋势，并研判其有无内部缺陷。这种方法的要点是：需事先建立历史图谱，最好分正常图谱与典型故障图谱两类，以方便比对。

（4）同类比较法

同类比较法是指在同一电气回路当中，当三相（或两相）设备相同和三相电流对称时，比较三相（或两相）设备对应部位的温升值，即可判断设备的正常与否。当三相出现同时异常时，可以与相同回路中的同类设备进行比较，不对称时还要把负荷电流造成的影响考虑进去。电压致热型设备和电流致热型设备都可以采用同类比较法进行检测。当在电压致热型设备中使用时，可以通过对应点温升值的差别来对设备的正常与否进行判断。

（5）热图谱分析法

所谓热图谱分析法是指工作人员根据红外热像仪提供的变化图谱来对设备的运行状态进行判断的一种方法，由于它精确度较高，故成为这几年来在高压输电线路中检测的常用方法。它需要较少的人力资源，人为干扰小，采用先进的科学设备，规范化的程度较高。

4结语

综上所述，红外诊断以其操作方便、使用安全、数据精确等优点，能够及时、准确监控变电设备的运行情况，确保变电设备安全、稳定的运行，在变电运维中广泛应用，随着状态检修工作的深入开展，红外诊断技术逐步向着动态监测，自动化分析等方向发展，具有良好的发展前景。

参考文献：

[1]杨德英.变电站红外测温技术开发应用情况及效益分析[J].中国电子商务，2013，（16）：250.

[2]红外成像检测技术在变电设备运行中的运用[J].吴俊刚.技术与市场.2016（07）