基于红外测温技术在500kV变电运行中的应用研究

摘 要：社会快速发展对电网运行的稳定性有了更高的要求，电网在运行过程中经常会因为各种因素而出现故障，不仅会影响到系统运行的安全性与稳定性，同时也会对广大用户利益产生影响。红外测温技术是现在比较常用的一种检测设备故障的手段，与传统的观察法相比可靠性更大，通过设备运行温度的变化，来判断其运行状态是否正常。文章对红外线测温技术在500kV变电运行中的应用进行了分析。

关键词：红外测温；500kV；变电运行

变电运行过程中经常会因为各种因素影响，导致变电设备出现运行故障，对设备故障的检修，一般是技术人员通过目测、耳听以及鼻嗅等方式来确定设备的运行状况，在实际应用过程中存在很大的局限性，只能发现一般的故障问题，对于发展性缺陷并不能发现，只有到设备故障发热后才可发现，耽误了设备故障的处理[1]。而红外测温技术的应用，则可以直接根据设备运行温度的变化情况，获取设备红外辐射状态热信息来确定其是否存在运行故障，可靠性更高。

1 红外测温技术概述

1.1 定义

红外测温技术主要就是利用红外线原理，通过对设备运行的温度状态进行监控，确定其是否存在运行故障。物体分子、电子以及原子在不断向外跃迁的运动中，会散发出一种红外辐射能量，并且随着温度的升高而逐渐增强。通过红外测温技术的应用，利用电力设备的制热效应，就可以完成对变电设备运行热辐射能量进行收集，完成对电力设备运行表面温度的检测。如果将红外测温技术应用到变电运行检测中，需要与一定的实时图景保持一致性，并且还需要对特定时间、地点设备温度状态进行整理与分析，进而能够确定设备是否存在运行故障[2]。

1.2 诊断方法

变电运行检测中常用红外测温技术判定方法主要包括温差判断法、表面温度判断法、同类比较法以及热谱图分析法等。其中温差判断法即变电设备一旦出现异常运行温度情况，需要按照理论要求进行核对与重新测量并计算相对温度差值，以此来判断设备运行是否存在故障。表面温度判断法即在设备温度限定标准下，确定设备负荷功率、承受机械率等，以此来判断设备缺陷的性质。同类比较法是指在相同的电路中，同时比较三相电流或者两相电流设备的温度值，以此来判断设备运行是否正常。

2 红外测温技术在变电运行中应用措施分析

2.1 早期故障诊断

选择红外测温技术对变电系统中电力设备进行早期的故障诊断是当前电力企业研究与应用方向，顺应了电力系统的发展趋势。即通过对故障的诊断做出相应的预测，进而促进电气设备的预防试验发展到设备的预知状态检修。电力系统的可靠运行和电网稳定性对电力系统非常重要，尤其对大型机电设备有极高的要求。当前，随着科学技术的高速发展与科学技术在电力领域中应用越来越广泛，红外诊断技术与红外状态监测技术能够对电气设备进行有效的故障监测，实现对所有故障的诊断，其优势主要建立在远距离、不接触、不需要取样、不用解体同时快速，直观的对电力设备进行早期诊断[3]。

2.2 设备远距离检测

红外成像检测技术是一项有着显著效果的科学技术，它能够对正在运行的电力设备进行远距离的检测，即通过对运行的设备进行温度场的拍摄，来测量设备任何一个部位的温度值，并以此来分析推断出设备内部或者外部发生的故障。红外成像检测技术可以广泛的应用在发电厂、变电所以及输电线路设备运行检测工作中，具有实时、准确等特点，同时还能够远距离测量，在应用上更直观方便。

2.3 红外测温记录

红外温度记录法是通过使用热像仪来对电力设备进行检测的方法，主要应用于工业电气设备性能检测，以及设备运行状况检测等。相对传统的测温技术来说，红外温度记录法具有能够在一定的距离内对电力设备的温度进行实时、定量的在线检测，同时还可以通过大面积的扫描，分析绘制出电力设备的曲线图，方便后期分析总结，并且具有非常高的灵敏度，可以有效地避免电磁场的干扰，在实际应用中有着显著的效果。同时红外测温技术具有非常大的使用范围，能够在零下二十度到两千度之间以0.05℃的分辨率对电气设备进行故障检测与排查，从而准确的诊断出电气设备的具体故障，方便快速处理相应故障。

3 红外测温技术在变电运行中应用实例分析

3.1 系统概述

以某地变电运行系统为例，系统最高压为500kV，500kV系统有6条500kV线路，与三座500kV变电站相连，额定功率大约在70万kW，其中变电系统中一号主变装置接线图如图1。该一号主变在接线上与多条输电线路连接，负责多个地区供电，一旦发生故障影响范围大。在对系统进行检修时发现，主变系统中存在运行故障，在用电高峰期系统运行功率在较长的时间内达到接近53万kW，整个系统运行负荷非常大，存在严重的故障风险。为提高系统运行的可靠性与稳定性，必须针对存在的问题进行分析，并采取措施进行改善。

图1 变电运行系统一号主变装置

3.2 红外测温实施

首先，确定测温位置。在对变电运行系统进行测温时，可以根据系统三相对测定区域进行划分，如将三相接头以及接头上设备分为A相、B相以及C相。然后，选择其中一相开始进行测温，包括初次测温与二次测温两个步骤，一般情况下为提高测温的准确性，应该对同一设备同一位置进行多次测温[4]。最后，严格按照相关规范完成三相的测温工作，并对各项测温数据进行详细记录，比较分析三相测温结果，确定故障存在的位置。

3.3 测温结果

通过红外测温处理，确定主变变中201开关位置存在温度异常情况，其中初次测温201开关A相数据为23.5℃，B相测温数据为23.8℃，C相测温数据为23℃。系统运行3h后对三相进行二次测温，则A相数据为123.5℃，B相测温数据为23.8℃，C相测温数据为23℃。通过对三相两次测温数据来看，可以确定A相接线存在运行故障。经过对A相接线部位的详细分析，确定A相接线上接头部位存在严重老化现象，导致在系统运行后此部位温度异常。在变电运行过程中，接头部位故障而导致温度异常升高是一种比较常见但是十分严重的故障，如果长时间运行温度持续上升很有可能会造成接头烧断，导致系统短路不能正常供电。

3.4 故障处理

通过对测温数据的分析对比，可以直观的确定A相接线部位存在运行故障，接头部位老化而导致温度异常。针对此种情况，应及时对接头部位进行更换，选择用性能更好的接头来控制温度上升，避免系统短路情况的发生。其中，在对A相接头进行更换时，为保证施工安全，必须对一号主变变中201开关所联母线变电站做停运处理，在短时间内完成老化电流夹片的更换，一般需要将施工时间控制在2h之内，减少变电站故障停运造成的损失。

4 结束语

基于提高变电运行的可靠性与安全性，必须要做好运行故障的管理，结合实际情况需求，应对传统设备故障检修方式进行优化，积极选用红外测温技术，是保证变电系统正常运行有效的处理手段。红外测温技术的应用，通过对变电设备运行状态进行监控，及时发现存在的问题并解决，进而能够提高变电系统运行的可靠性。

参考文献

[1]丁博雅.浅谈红外测温在变电运行中的应用[J].科技信息，2010（17）：32-33.

[2]兰平.红外测温仪在电力系统中的应用及选择方法探讨[J].科技创新导报，2011（15）：15-16.

[3]朱建宁，钱怡梦.红外测温技术在500kV变电运行中的应用[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2011（1）：32-33.

[4]李伟峰，付占威.红外成像测温技术在500kV变电站设备巡视中的应用[J].内蒙古石油化工，2010（15）：15-16.