【摘要】在很多领域红外诊断技术得到广泛应用，特别是在电力系统设备中其故障诊断功能显得至关重要。文章简述了在变电站设备运行维护中红外诊断技术的基本原理、优势以及判断方法，同时通过一个220kV变电站变压器事故的实例，简述了在变电站设备运行维护方面红外诊断技术的重要运用。
【关键词】变电站;维护;红外诊断
1.前言
在大部分停电检修中，由于设备局部过热所造成的停电检修不在少数，所以，国内外一直很重视电力设备在温度方面的检测管理工作，但传统检测温度的办法就只是“接触式”检测，不管通过腊片、热电偶或水银温度计，在进行测量前都要确保和被测设备保持充分接触，对于处在高空的、高速转动的以及带电的设备，如果没有预埋测温计，就要登高爬上设备、停机或停电才能对其测量，因此给安全、经济发供电增加很多困难。大家都知道，电力系统有数不清的设备接头，为保证接头质量，一般有两种检测方法，即“贴温度标签法”以及“测电阻法”。测电阻法即利用数字微欧表或电桥进行接头电阻的测量，由于耗时费力，工作量大，因此在停电后方可进行。各国都有使用贴温度标签法，在我国，部分供电部门也使用腊片贴附测温的方法，很明显这些测温片安放简单，但在安放前要进行停电，不仅费时且不合算，测温范围不宽，导致数据不准确，且操作不安全也不方便，如果提高电压等级，那么设备之间的绝缘距离变大，在距离更远、电压更高的设备上，就没办法通过温度标签法测温。
2.红外诊断技术
2.1 基本原理
如人体病变通常导致体温升高一样。在电力系统中，因为电力设备的故障造成设备运行温度产生严重波动，因而设备的绝缘处出现绝缘故障或性能劣化的现象，就会导致介质损耗过大，运行时不断发热。对于含磁回路的设备，因为磁回路铁芯片、磁饱和漏磁间绝缘局部短路导致铁损扩大，造成涡流发热或局部环流。还有部分设备，由于故障泄漏电流增大或电压分布情况发生改变，也会造成设备运行时温度异常分布。因此，大部分电力设备故障通常通过设备相关部位的热状态或温度变化作表征，所以能根据电力设备的状态波动，诊断设备出现的故障。
肉眼看不见的红外辐射能量不断从世间万物发射出来，且红外辐射能量强度与物体的温度成正比。所以，根据大部分电力设备故障是因温度分布异常或整体或局部过热的特点，我们只要通过合适的红外仪器来监测设备运行时所发射出的红外辐射能量，就能得到设备表面的运行状态信息以及设备的温度分布状态，整理分析监测到的状态信息，就可对电力设备中隐藏的故障、具体位置或严重程度作出定量的诊断。
2.2 红外诊断技术的优势
2.2.1 不解体、不取样、不停电、不接触。因为进行红外诊断是在不停电，系统运行状态不改变条件下监测到的真实状态信息，且能保证安全操作。
2.2.2 通过被动式检测方式，操作简单。因为红外监测主要是探测设备本身发射出来的红外辐射，不用各类检测装置以及辅助信号源，所以，诊断操作方便，手段单一。
2.2.3 能进行快速大面积扫描并成像，设备的状态信息显示直观、形象、灵敏、快捷，操作强度低，效率高。
2.2.4 红外监测应用广泛，投资比以及效益高。由于传统预防性试验采用的电力测试方式不配套于检测各种电气设备产生的故障。然而，红外诊断技术可用于检测配电、输电、变电站和发电厂等各种高压电气设备产生的故障。
2.2.5 方便电脑分析，不断往智能化方向发展。红外成像仪器与各种处理软件和电脑图像分析系统配备，不但能够分析处理监测到的运行状态信息，且能按照红外图像参数作分析计算和处理，快速获得设备故障部位、严重程度以及故障属性。同时，能把以往设备图像参数保存，建立运行状态数据库，管理人员可以随时调用以往的数据参数。
2.2.6 故障诊断与红外监测对实现向状态检修体制的发展以及电力设备的状态监测很有利，能够管理所监测的设备运行状态温度，且按照电力设备的状态波动情况作正确的维修，同时，可以通过红外诊断判断电力设备维修质量的好坏。
2.3 判断方法
2.3.1 表面温度法
按照所获得的设备表面温度数据，和DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》中GB763-90表A1、表A2的相关規定进行对照，若温度不符合标准就能按照设备承受应力的能力、设备的重要性、负荷率的大小、设备温度以及超标程度来定义设备缺陷的特点，若参数处于小负荷率下承受应力较大或温升超过的设备就要严格把关。
2.3.2 相对温差法
对于电流致热型的设备，为了使判断的正确性得到提高，如果监测到导流部分出现异常的热态，要严格准确测温，并根据公式[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%得到相对温差值，根据表 1 确定并判断设备处于何种性质的缺陷。
上式中T0-环境参照体的温度;T1-发热点的温度; T2-正常相的温度
表1 电流致热型设备的相对温差判据
设备类型 相对温差值%
一般缺陷 重大缺陷 紧急缺陷
SF6断路器 ≥20 ≥80 ≥95
真空断路器 ≥20 ≥80 ≥95
充油套管 ≥20 ≥80 ≥95
高压开关柜 ≥20 ≥80 ≥95
隔离开关 ≥20 ≥80 ≥95
其他导流设备 ≥20 ≥80 ≥95
如果温升值不超过10K，不能根据表1的规定来确定设备处于何种性质的缺陷。对于温升小、负荷率小不过相对温差大的电力设备，若能够改变负荷率的大小，可适当提高负荷电流大小然后复测，来确定设备处于何种性质的缺陷。若不能进行复测，可暂时确定为一般缺陷，同时注重监视、监测。
2.3.3 热谱图分析法
按照同种设备在异常和正常状态下的热谱图的差别来确定设备的正常运行。
2.3.4 档案分析法
根据同一个设备在各个时期检测到的数据，根据设备参数的变化速率和趋势，来确定设备是否处于正常操作。
2.3.5 同类比较法
（1）针对电压致热型设备，由于型号相同可按照其对应点温升值的不同来确定设备的正常运行。电压致热型设备的故障应用同类允许温差或允许温升的依据来作判断。通常，若同类温度不少于允许温升值的30%可确定是重大缺陷。若三相电压处于不对称的状态不能排除工作电压的影响。
（2）同一个回路中，若三相电流对称和设备一样，根据致热型设备相应部位的温升值，能够确定设备的正常情况。如果三相设备都发生异常现象，可将它和同一回路的同一设备相对比。若发现不对称的三相负荷电流，就不能排除负荷电流的影响。
2.4 红外诊断在输电线路中的应用实例
在某个220kV变电站，其工作人员通过红外诊断技术测得其中一台变压器的中性点接地扁铁压接螺丝的温度是48℃，这时设备环境温度是38℃，仅有10℃的温升值。利用电流表实测得到的接地处电流是3.5A。因为电流小，所以以为是涡流导致的温升。通过1h的金属罩屏蔽之后，发现发热点的温度恒温，所以确定是螺丝松动造成的发热。因为螺丝严重生锈，工作人员紧固螺丝后温度减小不多，于是准备焊接。第三天，没想到主变压器发生单相接地的事故，发现过热点螺丝出现比较明显的放电痕迹。于是断开保护动作跳闸，让放电时间变短，所以接地体没有被烧断，否则就会发生变压器绝缘被击穿的故障。工作人员焊接接地点后，发现温度恢复正常。
经验表明：通常的色谱分析以及预防性试验，能够找出很多隐藏的事故，红外诊断技术给变压器潜伏故障的诊断提供了一个新的有效手段。
3.结论
综上所述，在监测电力设备的温度时就要寻找新途径，转换测温接触方式，广泛使用红外遥感技术，在不对运行设备进行接触的条件下，作不停机、不停电的测温。作为监测的重要手段，红外检测技术就是及时监测并发现设备内部绝缘故障以及外部过熱故障，是电气设备检修中很先进的检测方法。在电力系统中，通过红外诊断技术可避免很多电力设备故障，保证电力系统运行时的稳定和安全。实践证明，在变电站维护中，作为监测设备运行状况的重要手段之一，相关部门要严格对操作人员红外诊断分析软件、使用方法以及设备进行培训工作，让变电站操作人员重视并学会正确运用红外监测技术。
参考文献
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