摘要：在高压输电线路检测中，红外检测具有远距离、不停电、不接触、不解体等特点，给电力系统线路状态监测提供了先进的技术保证。发展电力设备状态红外监测技术及红外热成像仪，用以及时准确监视电力设备的运行状况，对保障电力设备乃至电网的安全运行起到了积极作用。
关键词：红外诊断；输电线路；故障检修
中图分类号: TM621.5 文献标识码:A
输电线路高压电气设备由于故障引起的发热和温升，可利用红外热像仪进行检测，通过红外图谱反映其温度分布，通过专业分析软件显示任何一点、一线温度值，并据此诊断外部及内部缺陷。对运行中的输电设备进行红外检测，具有不停电、远距离、安全可靠、准确高效等优点。为了保障发电和输变电系统的安全、经济运行，必须要开展电力设备运行的监测、故障诊断和及时维修，进行设备状态检修。
1 红外检测故障分析
1.1 基本原理
任何具有一定温度的物体是一热源都会向外界辐射能量。所辐射能量的大小,首先与该物体的温度有关。具体地说是与该物体热力学温度的4次方成正比,用公式可表达为:
E=σε(T4-T04)
式中E-辐射出射度,W/m；
σ-斯蒂芬-波尔兹曼常数, 5. 67×10-8,W/(m2·K4)；
ε-物体的辐射率；
T-物体的温度,K；
T0-物体周围的环境温度,K。
测量出物体所发射的E,便可求得温度。利用该原理制成的温度测量仪便称为红外温度仪。这种测量不需要与被测对象接触,因此属于非接触式测量。红外温度仪可用于很宽温度范围的测温,从-50℃至3000℃。在不同的温度范围内,发出的电磁波能量的波长分布便不同。在常温(0℃~100℃)范围,能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表,其具体的设计也不同。红外温度计的基本工作原理如图1所示。
从发热原理来看,电力设备有电流致热型、电压致热型及综合型。输电线路显然属于电流致热型,其发热量主要由电流I及回路电阻R决定。在一定的散热条件下,由于输电电流I基本不变,所以温升主要决定于电阻R。因此,故障处比正常处温度更高的内在本质,为在故障处的接触电阻比正常处大,即接触不良。产生的原因有：(1)接头连接不良,螺栓未压紧；(2)导体因长期运行而腐蚀氧化；(3)大气中的有害气体、灰尘引起的腐蚀；(4)设备材质差,加工安装工艺不良等造成导体损伤；(5)机械振动等各种原因所造成的导体实际截面降低；(6)负荷电流不稳定或超标等。
2 红外诊断技术特点分析
随着用户的不断需求，红外技术在不断地走路向成熟和完善，利用非常广泛不仅在电力系统内在医学界、军事、科技、航空等诸多领域，外红检测技术都在不断的开发和应用。根据不同的要求还配备了相应的近焦镜头，广角镜头，长焦镜头和显微镜头，最大限度的满足各种应用需求。
2.1 诊断技术特点
不接触、不停电、不取样、不解体；采用被动式检测，简单方便；可实现大面积快速扫描成像，状态显示快捷、灵敏、形象、直观，监测效率高，劳动强度低；红外诊断技术能够适用于发电厂和变电站、输电、配电等所有高压电气设备中各种故障的检测；易于进行计算机分析，促进向智能化发展；红外监测与故障诊断有利于实现电力设备的状态管理和向状态检修体制的过渡，可以对管辖的所有设备运行状态实施温度管理，并根据每台设备的状态演变情况进行有目的维修，而且，通过红外诊断可以评价设备维修质量。
2.2 监测方法
红外监测时一般先用红外热像仪对所有应测部位进行全面扫描，找出热态异常部位，然后对异常部位和重点检测设备进行准确测温，并摄取热谱图，应用分析软件进行详细分析，确定故障性质，提出处理意见，上报诊断报告和异常热谱图。针对不同的检测对象选择不同的环境温度参照体；测量设备发热点、正常相的对应点及环境温度参照体的温度值时，应使用同一仪器相继测量；作同类比较时，要注意保持仪器与各对应点的距离一致，方位一致；应从不同方位进行检测，求出最热点的温度值；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。
3 工程实际应用
3.1 工程概况
2006年8月220kV朝山Ⅰ回线由于负荷增加导致多档导线出现上下子导线粘连的现象，工作站人员在巡视过程中发现部分压接管和耐张引流把有发红的迹向，但当时又正处中午巡视人员很难正确判断是否是发热还是太阳光反射所形成。粘连的地方导线是否有温度升高的可能工作人员在没有任何设备的情况下根本不能正确判断。
3.2 检测方法
根据上述调查结果显示，要掌握设备的运行状况只有通过先进的仪器对设备进行检测，做到及时掌握设备的运行状况，目的将传统的“预防性检修”提高到“预知性检修”上来。
在运行单位要掌握设备的运行状况若还采用传统的检修模式不但消耗大量的人力物力和财力而且没有针对性，不能从根本上消除设备存在的缺陷。运行中的线路由于施工问题和运行环境的变化压接管和引流线部分都有发热的可能若不依靠设备有可能到发生事故时才会发现缺陷。瓷质绝缘子若在长期的运行中所产生的劣化和低零值通过红外成象仪仍然可以检测到。2006年5月工作站分别对全线直线压接管、耐张管、补修管共1276个接续管进行检测，经过检测温度在允许范围内，耐张塔绝缘子也无异常现象出现。通过此次检测工作站可以放心大胆地在运行月报上这样写到设备运行正常。
3.3 检测结果分析
将采集回来的红外热图传输到电脑上，图片经过分析软件，在图片上画分别画上直线L101和L102；相应的“分析结果表”中就显示出绝缘子表面的最大值，在“线温分布图”上直线所经过的区域相应的温度曲线就显示出来（红线代表L101、蓝线代表L102），在图片上画一个框，在“区域AR01直方图”中可以看到此框内的最高温度和最低温度。
当然红外热图传输到电脑上后可以在工作站所建立的图片库中找到本幅图片的真实写照来上传到分析报告中（又称可见光图）。
在线温分布图中蓝色曲线代表的是红外热图中的直线（L102），红色曲线代表的是红外热图中的直线（L101）。图3为在线温度分布图。
经过上述的分析结果不难看出当线路的绝缘子在正常运行下其表面的温度分布是相同的，（横档侧和导线侧相同）。导线上的温度分布仍然是相同的。
区域温度分布分析：同样在红外热图中画一个方框（AR01）对应的区域AR01直方图形中就会自动显示出在此区域内的最高温度和最地温度（图4）。
4 结语
利用红外诊断技术，可以及早发现设备外部过热故障和内部绝缘故障，在电力系统中发现和避免了许多设备事故，确保了电力设备的安全稳定运行。在输电线路上的应用为线路缺陷发现、日常维护提供了一个新的监测手段,使大量设备缺陷消除在萌芽状态,便于运行管理部门及时掌握线路的运行状态,减少了设备停役检修的次数,节省维护检修开支有重点地消除隐患,为确保电网安全可靠运行提供依据。
参考文献
[1]上海市电力公司.电力设备红外检测诊断图谱及应用规范[M].北京:中国电力出版社, 2004.
[2]胡世征.电气设备红外诊断的相对温差判断法及判断标准[J].电网技术,1998,22(10):10
[3]带电设备红外诊断技术应用导则(DL/T664) [S].北京:中国电力出版社,1999.
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