馮劍飛　王臻卓

摘要：這些年來(lái)，隨著電力項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大，使用在輸電線路中的設(shè)備也越來(lái)越完善。在高壓輸電線路中，由于紅外檢測(cè)具有不解體、遠(yuǎn)距離、不接觸、不停電等特點(diǎn)，故在高壓輸電線路當(dāng)中使用紅外熱成像儀和紅外監(jiān)測(cè)技術(shù)不僅能大大提高工作人員的工作效率，而且可以監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：紅外診斷檢測(cè)技術(shù)；性能檢測(cè)；診斷方法；輸電線路；電力項(xiàng)目 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2015）01-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0030

高壓架空線路是電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變電、配電的連接通道，它的安全性和可靠性將對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定產(chǎn)生直接影響。接頭松動(dòng)、線路上金具的氧化、絕緣子擊穿等故障對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。電氣試驗(yàn)是多年來(lái)故障診斷中經(jīng)常使用的方法，但它成本較高且大多為破壞性檢測(cè)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，大家對(duì)在線監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越多，故在一些需要大面積、遠(yuǎn)距離測(cè)量和快速掃描的場(chǎng)合，逐漸被紅外檢測(cè)所代替。紅外熱像儀可以用于輸電線路中溫度上升類(lèi)故障，利用紅外圖譜顯示溫度的分布，經(jīng)過(guò)軟件分析能夠顯示出線路中任何一個(gè)地方的溫度值，然后根據(jù)得出的結(jié)論推斷出線路中的缺陷和隱患?；诖耍谳旊娋€路中進(jìn)行設(shè)備的帶電檢測(cè)十分重要。本文通過(guò)介紹紅外線診斷故障的原理、操作技術(shù)方法，重點(diǎn)對(duì)高壓輸電線路的故障診斷方法加以分析，使工作人員能夠更好地了解紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用。

1 紅外診斷技術(shù)原理

1.1 基本原理

任何物體，只要具有一定的溫度，就會(huì)向外散發(fā)人眼看不見(jiàn)的能量，物理學(xué)上稱(chēng)其為輻射能量。能量的大小與該物體的熱力學(xué)溫度4次方成正比，即：

式中：E為輻射出射度；σ為波爾茲曼系數(shù)；為物體的輻射率；和分別為物體周?chē)h(huán)境的溫度和物體本身的溫度。一旦物體發(fā)射出的溫度E確定了，便能夠求出溫度值。利用這個(gè)原理制成了紅外溫度儀，測(cè)量時(shí)的溫度越高，向外輻射的能量越強(qiáng)。這種測(cè)量方式歸為非接觸測(cè)量，因?yàn)樗恍枰c被測(cè)量的對(duì)象接觸。根據(jù)發(fā)熱原理，將電力設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)，可分為電壓致熱型、電流致熱型和綜合致熱型。由于輸電線路的熱量由電阻和電流所決定，故它屬于電流型。當(dāng)散熱一定時(shí)，電流也就基本上不會(huì)發(fā)生變化，溫升就主要由電阻來(lái)決定。所以，根據(jù)發(fā)生故障的時(shí)候，故障處的電阻值大于其他電阻值這一原理，即可判斷出故障點(diǎn)的具體位置。產(chǎn)生故障的原因如表1所示：

表1 故障原因分類(lèi)

分類(lèi) 故障原因

1 螺栓未壓緊，接頭連接不良

2 導(dǎo)體因長(zhǎng)期運(yùn)行而腐蝕氧化；大氣中的灰塵和有害氣體引起的腐蝕

3 設(shè)備材質(zhì)差、加工安裝工藝不良等造成的導(dǎo)體損傷

4 機(jī)械振動(dòng)等各種原因造成的導(dǎo)體實(shí)際截面的降低

5 負(fù)荷電流不穩(wěn)定或超標(biāo)

1.2 對(duì)被檢測(cè)環(huán)境的要求

當(dāng)對(duì)輸電線路運(yùn)用紅外檢測(cè)技術(shù)時(shí)，對(duì)周?chē)h(huán)境提出以下要求：（1）溫度不應(yīng)該低于5℃，當(dāng)必須在低溫下檢測(cè)的時(shí)候，應(yīng)該先觀察儀器本身對(duì)工作環(huán)境的要求，如果不滿足的情況下要及時(shí)更換儀器，同時(shí)應(yīng)該把水汽結(jié)冰造成的某些進(jìn)水受潮設(shè)備的缺陷漏檢考慮進(jìn)去；（2）空氣中的濕度最好要超過(guò)85%，檢測(cè)時(shí)，不適宜在霧、雨、雷、雪和風(fēng)速大于0.5m/s的環(huán)境下進(jìn)行，若過(guò)程中風(fēng)速發(fā)生較大變化時(shí)，應(yīng)該將風(fēng)速值記錄下來(lái)，并按要求對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；（3）應(yīng)在日落之后、日出之前或陰天進(jìn)行檢測(cè)。

2 紅外檢測(cè)技術(shù)的操作方法及診斷優(yōu)勢(shì)

2.1 操作方法

使用紅外檢測(cè)技術(shù)對(duì)輸電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，一般先使用紅外熱電視或者紅外熱像儀對(duì)輸電線路中所有需要檢測(cè)的部位進(jìn)行一個(gè)全面掃描，從中找出熱態(tài)的異常部位，對(duì)于重點(diǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備和溫度異常部位需要進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫。

準(zhǔn)確測(cè)溫時(shí)需要注意以下事項(xiàng)：（1）針對(duì)輸電線路檢測(cè)應(yīng)該選擇它專(zhuān)用的環(huán)境溫度參照體；（2）使用同一儀器對(duì)線路發(fā)熱點(diǎn)、參照體溫度和正常相的對(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；（3）選擇合適的輸電線路發(fā)射率；（4）當(dāng)對(duì)同類(lèi)故障點(diǎn)進(jìn)行比較的時(shí)候，需要保持儀器和對(duì)應(yīng)測(cè)量點(diǎn)距離的一致性、方位的一致性；（5）測(cè)量時(shí)鍵入正確的相對(duì)濕度、大氣溫度和測(cè)量距離等補(bǔ)償系數(shù)，并選擇合適的測(cè)溫范圍；（6）條件允許時(shí)，盡量從不同的方位進(jìn)行檢測(cè)，以求出最熱點(diǎn)的溫度值；（7）對(duì)異常的設(shè)備，記錄下它的實(shí)際負(fù)荷電流和正常相、發(fā)熱相及參照體的溫度值。

2.2 診斷優(yōu)勢(shì)

在輸電線路中采用紅外診斷與檢測(cè)技術(shù)具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)：（1）能夠彌補(bǔ)其他一般性檢測(cè)方式的不足，從一定意義上減小誤差；（2）性能優(yōu)良，不停電、不接觸、不取樣；（3）能夠在不影響正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行檢測(cè)，能進(jìn)行帶電監(jiān)測(cè)，效率比較高；（4）能夠讓工作人員直接、快速地發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)“對(duì)癥下藥”地解決輸電線路當(dāng)中出現(xiàn)的問(wèn)題，以確保用戶能夠安全用電、設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

3 高壓輸電線路故障診斷方法

采用紅外技術(shù)診斷輸電線路設(shè)備發(fā)熱缺陷及故障的方法基本上有以下五種：

3.1 表面溫度判斷法

根據(jù)檢測(cè)到的設(shè)備表面溫度值，對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)763的有關(guān)規(guī)定，可以根據(jù)設(shè)備負(fù)荷率的大小、設(shè)備溫度的超標(biāo)度以及重要性來(lái)確定設(shè)備缺陷的性質(zhì)。應(yīng)用這種方法實(shí)用性強(qiáng)，但當(dāng)發(fā)熱點(diǎn)不明顯時(shí)，會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)判的情況，故此種方法一般只用于簡(jiǎn)單的外部熱故障判斷。

3.2 溫差值判斷法

所謂溫差值判斷法是指在設(shè)備安裝點(diǎn)、型號(hào)、環(huán)境、負(fù)荷電流和表面狀況等基本狀況基本相同的情況下，所測(cè)得的兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的溫差與校熱測(cè)點(diǎn)溫升的比值，公式如下：

其中T2和t2為正常相對(duì)應(yīng)點(diǎn)的溫度和溫升；T1和t1為發(fā)熱點(diǎn)的溫度和溫升；T0為測(cè)得環(huán)境參照體的溫度。這種方法適用于像SF6斷路器、真空斷路器、充油套管、高壓開(kāi)關(guān)柜、隔離開(kāi)關(guān)等電流致熱型設(shè)備的故障診斷，因?yàn)樗軌蛲ㄟ^(guò)排除外界溫度變化對(duì)診斷結(jié)果的影響，但是從另一方面來(lái)說(shuō)，它又不夠直接，花費(fèi)時(shí)間較多，不適用于快速診斷。endprint

3.3 同類(lèi)比較法

同類(lèi)比較法是指在同一電氣回路當(dāng)中，當(dāng)三相（或兩相）設(shè)備相同和三相電流對(duì)稱(chēng)時(shí)，比較三相（或兩相）設(shè)備對(duì)應(yīng)部位的溫升值，即可判斷設(shè)備的正常與否。當(dāng)三相出現(xiàn)同時(shí)異常時(shí)，可以與相同回路中的同類(lèi)設(shè)備進(jìn)行比較，不對(duì)稱(chēng)時(shí)還要把負(fù)荷電流造成的影響考慮進(jìn)去。電壓致熱型設(shè)備和電流致熱型設(shè)備都可以采用同類(lèi)比較法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)在電壓致熱型設(shè)備中使用時(shí)，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值的差別來(lái)對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷。正常工作條件下，當(dāng)同類(lèi)溫差大于溫升值允許值的30%時(shí)，定義為重大缺陷，尤其要注意當(dāng)發(fā)生電壓不對(duì)稱(chēng)時(shí)，應(yīng)該把對(duì)工作電壓的影響考慮進(jìn)去。

3.4 熱圖譜分析法

所謂熱圖譜分析法是指工作人員根據(jù)紅外熱像儀提供的變化圖譜來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷的一種方法，由于它精確度較高，故成為這幾年來(lái)在高壓輸電線路中檢測(cè)的常用方法。它需要較少的人力資源，人為干擾小，采用先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備，規(guī)范化的程度較高。

3.5 檔案分析法

檔案分析法即為在有被診斷設(shè)備的紅外診斷檢測(cè)檔案的前提下，對(duì)不同時(shí)期同一設(shè)備的相對(duì)溫差、溫升、熱圖譜等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果不僅能對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷，還能分析出設(shè)備致熱參數(shù)的變化規(guī)律和趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上幾種檢測(cè)方法進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：表面溫度判斷法的適用范圍比較廣，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，效率較高，但是準(zhǔn)確率一般；溫差值判斷法的適用范圍一般，檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，效率較低，但是準(zhǔn)確度比較高；熱圖譜分析法在輸電線路中應(yīng)用最為廣泛，檢測(cè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，而且效率快，準(zhǔn)確率高。由于輸電線路的設(shè)備具有高架性、分散性的特點(diǎn)，所以紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用不同于其他電氣設(shè)備的檢測(cè)。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，但是目前這還是一項(xiàng)新技術(shù)，希望廣大電力工作者在以后的工作中能夠及時(shí)地將自己的經(jīng)驗(yàn)與大家交流，使紅外熱成像技術(shù)在高壓輸電線路中應(yīng)用更加成熟完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 諶青昊，吳功平，駱敏華，張成祥.高壓輸電線路紅外診斷系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械與電子，2004，（3）.

[2] 田鵬飛.紅外診斷技術(shù)在輸電線路檢修中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（11）.

[3] 羅昳昀.高壓輸電線路設(shè)備紅外診斷與檢測(cè)技術(shù)分析[J].電子測(cè)試，2013，（24）.

[4] 李洪濤.淺談高壓輸電線路的狀態(tài)診斷與檢測(cè)[J].廣東科技，2010，（10）.

作者簡(jiǎn)介：馮劍飛（1983—），男，河南許昌人，珠海市恒源電力建設(shè)有限公司工程師，研究方向：電氣工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint

3.3 同類(lèi)比較法

同類(lèi)比較法是指在同一電氣回路當(dāng)中，當(dāng)三相（或兩相）設(shè)備相同和三相電流對(duì)稱(chēng)時(shí)，比較三相（或兩相）設(shè)備對(duì)應(yīng)部位的溫升值，即可判斷設(shè)備的正常與否。當(dāng)三相出現(xiàn)同時(shí)異常時(shí)，可以與相同回路中的同類(lèi)設(shè)備進(jìn)行比較，不對(duì)稱(chēng)時(shí)還要把負(fù)荷電流造成的影響考慮進(jìn)去。電壓致熱型設(shè)備和電流致熱型設(shè)備都可以采用同類(lèi)比較法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)在電壓致熱型設(shè)備中使用時(shí)，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值的差別來(lái)對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷。正常工作條件下，當(dāng)同類(lèi)溫差大于溫升值允許值的30%時(shí)，定義為重大缺陷，尤其要注意當(dāng)發(fā)生電壓不對(duì)稱(chēng)時(shí)，應(yīng)該把對(duì)工作電壓的影響考慮進(jìn)去。

3.4 熱圖譜分析法

所謂熱圖譜分析法是指工作人員根據(jù)紅外熱像儀提供的變化圖譜來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷的一種方法，由于它精確度較高，故成為這幾年來(lái)在高壓輸電線路中檢測(cè)的常用方法。它需要較少的人力資源，人為干擾小，采用先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備，規(guī)范化的程度較高。

3.5 檔案分析法

檔案分析法即為在有被診斷設(shè)備的紅外診斷檢測(cè)檔案的前提下，對(duì)不同時(shí)期同一設(shè)備的相對(duì)溫差、溫升、熱圖譜等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果不僅能對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷，還能分析出設(shè)備致熱參數(shù)的變化規(guī)律和趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上幾種檢測(cè)方法進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：表面溫度判斷法的適用范圍比較廣，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，效率較高，但是準(zhǔn)確率一般；溫差值判斷法的適用范圍一般，檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，效率較低，但是準(zhǔn)確度比較高；熱圖譜分析法在輸電線路中應(yīng)用最為廣泛，檢測(cè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，而且效率快，準(zhǔn)確率高。由于輸電線路的設(shè)備具有高架性、分散性的特點(diǎn)，所以紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用不同于其他電氣設(shè)備的檢測(cè)。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，但是目前這還是一項(xiàng)新技術(shù)，希望廣大電力工作者在以后的工作中能夠及時(shí)地將自己的經(jīng)驗(yàn)與大家交流，使紅外熱成像技術(shù)在高壓輸電線路中應(yīng)用更加成熟完善。

參考文獻(xiàn)

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[3] 羅昳昀.高壓輸電線路設(shè)備紅外診斷與檢測(cè)技術(shù)分析[J].電子測(cè)試，2013，（24）.

[4] 李洪濤.淺談高壓輸電線路的狀態(tài)診斷與檢測(cè)[J].廣東科技，2010，（10）.

作者簡(jiǎn)介：馮劍飛（1983—），男，河南許昌人，珠海市恒源電力建設(shè)有限公司工程師，研究方向：電氣工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）endprint

3.3 同類(lèi)比較法

同類(lèi)比較法是指在同一電氣回路當(dāng)中，當(dāng)三相（或兩相）設(shè)備相同和三相電流對(duì)稱(chēng)時(shí)，比較三相（或兩相）設(shè)備對(duì)應(yīng)部位的溫升值，即可判斷設(shè)備的正常與否。當(dāng)三相出現(xiàn)同時(shí)異常時(shí)，可以與相同回路中的同類(lèi)設(shè)備進(jìn)行比較，不對(duì)稱(chēng)時(shí)還要把負(fù)荷電流造成的影響考慮進(jìn)去。電壓致熱型設(shè)備和電流致熱型設(shè)備都可以采用同類(lèi)比較法進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)在電壓致熱型設(shè)備中使用時(shí)，可以通過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)溫升值的差別來(lái)對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷。正常工作條件下，當(dāng)同類(lèi)溫差大于溫升值允許值的30%時(shí)，定義為重大缺陷，尤其要注意當(dāng)發(fā)生電壓不對(duì)稱(chēng)時(shí)，應(yīng)該把對(duì)工作電壓的影響考慮進(jìn)去。

3.4 熱圖譜分析法

所謂熱圖譜分析法是指工作人員根據(jù)紅外熱像儀提供的變化圖譜來(lái)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷的一種方法，由于它精確度較高，故成為這幾年來(lái)在高壓輸電線路中檢測(cè)的常用方法。它需要較少的人力資源，人為干擾小，采用先進(jìn)的科學(xué)設(shè)備，規(guī)范化的程度較高。

3.5 檔案分析法

檔案分析法即為在有被診斷設(shè)備的紅外診斷檢測(cè)檔案的前提下，對(duì)不同時(shí)期同一設(shè)備的相對(duì)溫差、溫升、熱圖譜等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果不僅能對(duì)設(shè)備的正常與否進(jìn)行判斷，還能分析出設(shè)備致熱參數(shù)的變化規(guī)律和趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)以上幾種檢測(cè)方法進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：表面溫度判斷法的適用范圍比較廣，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單，效率較高，但是準(zhǔn)確率一般；溫差值判斷法的適用范圍一般，檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，效率較低，但是準(zhǔn)確度比較高；熱圖譜分析法在輸電線路中應(yīng)用最為廣泛，檢測(cè)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，而且效率快，準(zhǔn)確率高。由于輸電線路的設(shè)備具有高架性、分散性的特點(diǎn)，所以紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用不同于其他電氣設(shè)備的檢測(cè)。隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，紅外診斷技術(shù)在輸電線路中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，但是目前這還是一項(xiàng)新技術(shù)，希望廣大電力工作者在以后的工作中能夠及時(shí)地將自己的經(jīng)驗(yàn)與大家交流，使紅外熱成像技術(shù)在高壓輸電線路中應(yīng)用更加成熟完善。

參考文獻(xiàn)

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[4] 李洪濤.淺談高壓輸電線路的狀態(tài)診斷與檢測(cè)[J].廣東科技，2010，（10）.

作者簡(jiǎn)介：馮劍飛（1983—），男，河南許昌人，珠海市恒源電力建設(shè)有限公司工程師，研究方向：電氣工程。

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