浅谈红外线热成像技术在输电线路上的应用

摘要：根据工作实践及大量检测实例，重点分析探讨了输电线路热缺陷的种类、机理及其热成像特征和判断标准等问题，以期对今后的工作有所帮助和借鉴。

关键词：输电线路；红外线；热缺陷

中图分类号： TM621 文献标识码： A 文章编号：

前言

我们2004年始配置红外热成像仪，是广州飒特公司生产的SAT-HY6900型产品，主要应用于变电设备的检测和输电线路的巡视检测工作。每年都对线路进行有针对性的检测。在本文中，主要介绍红外线热成像技术在输电线路上的应用。

一、对检测仪器、环境及测试的要求

1、 红外测试仪应操作简单，携带方便 ，测温精确度较高，不受测量环境中高压电磁场的干扰 ，仪器的距离系数应满足实测距离的要求，以保证测量的真实性。

2、 空气湿度不宜大于 85％，不应在有雷、雨、雾、雪环境下进行检测。环境的温度不宜低于 10℃。由于输电线路多处于郊外山地、林地，根据经验，对于输电线路只要不是阳光直射的中午，可以进行测试。

3、 测试时应正确键入大气温度、相对湿度、测量距离及被测物体的辐射率；不应使仪器镜头直接面对太阳等强光源；应从不同方位对热异常部位进行检测，以找出最高温度值。

二、 输电线路热缺陷的分类

架空输电线路直接在空气中，受气候及空气环境影响很大，按缺陷的机理可以分为两类：一类是电流致热型缺陷；第二类是电压致热型缺陷。在输电线路中，以第一类缺陷最为常见，占整个缺陷的 80％多，电压致热型缺陷由于受到阳光、风速及距离的影响不容易发现。

三、 诊断方法和判断依据

1、 电流致热型设备

此类设备主要有耐张线夹、跳线设备线夹、接续管、并沟线夹、间隔棒等，下面是几种常用的判断方法 ：

(a) 表面温度判断法

此方法一般用于判断电流致热型设备，根据测得的设备表面温度值，综合考虑有关规定及《架空送电线路运行规程》，导线的温度最大值取 70℃。

(b) 相对温差法

根据DL/664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》相对温度差判断法，两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温度差可用下式求出：

式中：τ1 和 T1 ――发热点的温升和温度；

τ2和T2――正常相对应点的温升和温度；

T0 ――测量现场的环境温度。

检测时，相对应测点可以取发热点邻相对应点或同相对应点(分裂导线)，计算出相对温差值后，按表1的规定判断设备缺陷的性质。

表1 部分电流致热型设备的相对温差判据

(c) 绝对温差法

在同一电气回路中，当三相电流对称和三相(或两相)设备相同时，比较三相(或两相)电流致热型设备对应部位的温升值，可判断设备是否正常。

2、电压致热型设备

此类设备主要绝缘子、氧化锌避雷器，对于型号规格相同的电压致热型设备，可根据其对应点温升值的差异来判断设备是否正常。电压致热型设备的缺陷宜用允许温升或同类允许温差的判断依据确定。

四、 红外图像处理

应用后台软件对图像进行分析的情况：只需要将保存在仪器内的图像输入电脑，就可以通过软件对红外对象进行分析 ，可以人为地在图像上建立点、线、圆、框等图形，软件系统能将相应框图内的温度数据显示出来，并根据设置的要求自动生成在对应表格内。五、 红外图像分析

图像整理完毕后，就可以结合《电力设备红外诊断技术应用导则》和《电气设备红外测温管理规定》等规范对设备发热情况进行定性，按照设备的发热程度，将其分为轻微、中等、严重和危险发热四类，其中如属于严重或危险发热的要及时处理。

热图分析要注意的一些问题：

1、要注意结合设备的负荷、电流情况作出分析判断：这是因为同一个设备，不同负荷、电流情况下它的温度不一样，电流越大，温度越高。

2、善于将发热点与同类设备作比较：推荐用三相比较法进行分析对比，以相间温度差作为判断的依据。

六、 使用红外检测到的典型实例

1、对220kV砚端甲线#75塔用红外线热成像仪进行测温工作，检测发现220kV砚端乙线#75塔B相避雷器最高温度94.7℃，环境温度30.5℃，相对温差64.2℃，

存在异常发热情况，其余设备未发现有异常发热情况。

从图可见，架空输电线路直接在空气中，受气候及空气环境影响很大，是电压致热型缺陷，避雷器内部缺陷在电压作用下而导致温度升高。

七、 红外测温在电力生产中的作用

从应用效果看，认为在输电线路日常维护中应用红外热成像技术，对查找设备是否存在发热缺陷是非常有效的一种手段，在一定程度上确保线路设备的安全、可靠运行提供了保障。

从全面开展设备红外测温以来，我们发现大部分的发热缺陷都集中在耐张线夹与跳线引流板连接处、并沟线夹安装连接处等位置，有计划地将耐张线夹与跳线引流板连接螺栓、并沟线夹进行紧固检查，有效减少了连接处发热的概率,同时红外测温数据为设备技术改造提供了可靠依据。

八、 输电线路热缺陷的机理分析

1、氧化腐蚀。由于外部缺陷的导体接头部位长期在大气中运行，长年受到日晒、风尘结露及化学活性气体的侵蚀，造成金属导体接触表面严重锈蚀或氧化，氧化层会使金属接触面的电阻率增加几十倍甚至上百倍。

2、导线接头松动。导线连接部位长期遭受机械震动、抖动或在风力作用下摆动，使导体压接螺丝松动而发热。

3、 安装质量差。主要有：（1）接头紧固件未紧到位；（2）安装时紧固螺丝上下未放平垫圈或弹簧垫圈受气温热胀冷缩的影响而松动；（3）线夹与导线连接前未清刷；（4）线夹结构不好，导线在线夹端口受伤断股；（5）线夹大小与导线不配套；（6）线夹结构造成的磁滞涡流损耗发热等。

4、 绝缘子老化损伤或产品质量问题造成局部发热。

九、 结论

红外线热成像检测作为一项先进的诊断技术，能及时发现缺陷与预防事故的发生，是输电线路一种重要的监测手段。热缺陷的判断方法可三者结合起来，综合考虑各种因素。可见红外热像仪对于查找设备发热性缺陷是非常直观、有效的。红外测温能与电力设备检修、试验起到相辅相乘的作用，完善了设备的检测维护手段，为输电线路设备的安全、可靠运行提供了保障。

参考文献

[1]中华人民共和国电力行业标准 《带电设备红外诊断技术应用导则》DI／T 664―1999

[2]《红外热像检测与诊断技术》李晓刚，付冬梅著.-北京：中国电力出版社，2006

[3]中华人民共和国电力行业标准 《架空送电线路运行规程》DI／T 741―2001