利用红外测温技术实现电力变电站设备
故障诊断研究
摘要：红外测温技术在当前科技的发展之下已经得到了广泛应用，效果显著，使得电力设备运行的可靠性能大大提高。使用红外测温技术来实现变电站设备故障诊断，可以有效确保我国电力系统稳定发展与运行自2011年3月份起，我国颁布一系列法律条规来实现坚强智能电网的快速稳定发展。而加强智能电网的建设，保障电网的安全运行，现代化的电力设备状态检测手段是必不可少的环节。现今，现代红外诊断技术已日益得到发展且趋于成熟，借以红外热成像诊断技术的快速无接触、准确性高等特点发展起来的电力变电站设备红外测温检测技术已备受国内外专业领域的关注。基于此，本篇文章对利用红外测温技术实现电力变电站设备故障诊断进行研究，以供参考。
关键词：红外测温技术；电力；变电站设备；故障诊断 引言
近年来，随着电网电压等级不断提高以及智能微电网的大力建设，变电站内高压电气设备的运行状态监测技术受到了国内外学者的大量关注。红外技术作为电力设备的一种特殊检测手段，得到了广泛的应用。近年来，基于红外图像的检测和诊断技术得到了发展和应用，如果不能及时检测发现并定位出薄弱的局部过热点，设备将会持续发热，导致运行条件恶化，最终出现自动跳闸甚至系统故障。因此，红外检测技术的准确度和效率对于变电站和整个电力系统的安全运行至关重要。
1红外测温技术
红外测温技术作为目前电网企业应用最广泛的带电检测设备运行状态的项目之一，具有不停运、不接触、远距离、快速、直观地对设备的热状态进行成像，是一种安全可靠、简便高效、准确直观、远距离非接触探测的在线检测方法。电
气设备在带电运行过程中，不同的运行工况条件下，其备内部或表面具有不同程度的发热现象，由于热传导作用都会反映到设备表面温度场的分布情况上，这种温度分布情况就是设备的热状态。设备正常的热状态是运行电气设备的固有特性，其表面温度场的分布是均匀平滑的，不会影响设备的安全稳定运行。当设备出现安全隐患或绝缘故障等异常情况时，便会出现设备表面局部温度的异常升高。通过探测设备表面温度的变化情况，对发热的故障区域进行准确识别和严格分析，进而就可以实现设备缺陷或故障的定位，为实施设备状态检修提供可靠的依据。红外热像仪结合红外测温技术和热成像技术，通过远距离对目标物的红外辐射进行探测，经过镜头、光栅对红外光线汇聚和过滤，并利用探测器加以信号处理、光电转换等手段，将目标物表面温度分布情况转换成可视红外图谱，如图1所示。红外热像仪能够从安全的距离对现场电气设备的表面温度分布情况进行精确化测量，通过非接触探测运行设备的红外热量，将其转换生成热图像和温度值，进而利用设备的热状态红外图谱对设备运行状态进行诊断分析，及时排除故障，保障设备安全稳定运行。
图1红外热像仪工作原理图 2电力设备故障及主要机理
电力系统中电气设备工作的过程中，在产生的电流、电压的影响之下，将产生较大的电阻损耗、引起发热的介质损耗、铁损增大故障以及电流异常和泄露电流增大4种主要来源的发热。这些都会导致设备表面温度场分布异常。
3电力变电站红外诊断技术
通常情况，变电站中电力设备处于运行状态的过程中，不管是由于电力设备内部介质产生的电压损耗引起的发热，还是载流设备当中由电流导致的发热，故
障产生的区域部位温度都会明显发生改变，并向着外部环境中辐射出红外射线。相对于红外诊断技术来说，选用的相关判据理论将直接关系到运用红外技术对电力变电站相关设备进行诊断的准确性能。近几年来，将红外诊断技术运用到图像以及数字处理上的频次快速增长，这使得红外诊断技术得到了进一步发展，为将红外诊断技术运用到电力变电站设备故障诊断提供了一种新的研究方向。
4利用红外测温技术实现电力变电站设备故障诊断研究 4.1基于红外测温技术的开关柜温度监测系统的应用
现场应用：将开关柜温度监测系统分别放置于高压开关柜中试运行，对开关柜中三相电缆接头温度展开实时监测，可明确具体的功能达标情况，了解到基本的运行状态。以某变电站的具体实践情况分析，红外测温技术的开关柜温度监测系统运用效果显著，实现了预期的功能，运行的状态理想。因当前实际选用的开关柜运行状态优良，电缆温度始终处于合理化范围内未收到报警信号，装置的实际运用效果符合预期。在变电站中因多种设备的存在，使得维护和管理的难度明显提升，若遇到异常情况时未能合理的解决将会给整个变电站造成影响，甚至会威胁到人身安全，需重视先进系统的科用，使用合理手段保证设备稳定可靠的运行。
4.2高压套管状态检修中的应用
在高压电力设备中，高压套管的过热故障问题一般是由于内外接头接触不良，同时套管缺油、绝缘性表现差等也会引发故障，故障现象为局部放电。此时需要采用红外测温诊断技术对套管内外接头进行诊断检测，特别是对设备连接套管外部接头暴露位置进诊断检测。以35kV变压器套管为例，需要对其加热圈连接故障位置进行分析，了解其发热油量变化，特别是要对其中的三相套管热故障变化进行分析，尽早发现其接触不良部位，了解由于绝缘介质受环境影响而产生的变化。最后生成故障位置热像图，对套管整体发热特点进行分析。如果套管出现缺油问题也可采用红外测温诊断技术，对套管油及变压器油连通情况进行分析。在诊断过程中可尝试将套管中的气体直接排出，或对油与气分解所形成的上下介质热物性参数进行分析，了解其油面温差，生成热像图。
4.3高压电力变压器状态检修中的应用
对高压电力变压器的内部故障进行红外诊断，主要是对处于正常状态下的高压电力变压器实施红外测温诊断检测，通过在线模式了解其外部对绕组与铁芯的实际状态影响，对常用的干式变压器实施在线监测，分析其热成像特点，生成线圈中心热像图。考虑到B相芯柱磁负荷相对较高，散热性表现较差，需要对热像特点进行分析，了解以B相为中心的热像图变化情况，并对绕组铁芯热像特点进行分析。再者要了解并分析变压器的外部故障红外诊断情况，主要是对变压器外部的载流导体连接不严密情况实施诊断检测，充分考虑其电阻变大所导致的局部发热问题。一般来说，热像特点是以故障点作为中心展开检测诊断的，需要对其中的漏磁现象生成环流中心图像，结合变压器冷却与油路系统故障热像图进行分析。
结束语
总而言之，本文通过深入了解红外测温技术的原理及应用场合，采用红外热像仪对电力变电站设备的运行情况进行红外检测，结合异常发热的部位及原因进行研究，并采取了相关应急处理措施。结合相关电力行业标准带电设备红外诊断应用规范，总结出了针对异常判定的依据，有助于运维人员及时发现运行设备套管热状态异常状况，准确高效地实现设备的状态分析和故障定位，及时消除潜在的安全隐患和绝缘故障，保障电网安全稳定运行。
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