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　　【摘要】本文通过对电力设备发热机理的探讨研究,阐述了电力设备红外热成像测温的几种分析方法及适用范围。

　　【关键词】红外热成像；电力；设备；缺陷；分析方法

　　红外热成像技术能够在电力设备发生故障之前,快速、准确、安全的发现设备缺陷,从而通过转变运行方式或及时停电处理缺陷,节省或避免因故障造成的生产停工、产量下降、能源损耗、火灾甚至灾难性故障所带来的高昂代价。从2003年起,佛山供电局在变电站内普及使用红外成像仪测温技术。通过几年的工作实践证明,红外热成像技术应用于电力设备缺陷探测方面,比起传统的温度腊、示温贴片以及红外线测温枪,具有很大的优越性:如远离被检测设备,保证人身安全;大面积快速扫描检测,极大地提高工作效率;测温范围宽,精度高,检测到位,能准确地发现设备的缺陷等。

　　结合红外成像图片,通过行之有效的分析方法,便能准确查找缺陷及对缺陷定性。

　　1.电力设备发热机理

　　正常运行的电力设备,由于电流、电压的作用,将产生发热。这些发热的形式是多种多样的,主要存在下列三种方式:

　　1.1电阻损耗

　　按照焦耳定律,电流通过导体存在的电阻将产生热能,其发热功率为:P=KfI2R(W)式中:P—发热功率(W)R—电器或载流导体的直流电阻(Ω)I—电流强度(A)Kf—附加损耗数这种发热为电流效应引起的发热。

　　1.2介质损耗

　　电气绝缘介质,由于交变电场的作用,使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热,由此而产生的发热功率为:P=U2ωCtgδ(W)式中:U—施加的电压(V)C—介质的等值电容(F)ω—交变电压角频率tgδ—介质损耗角正切值这种发热为电压效应引起的发热。

　　1.3铁损

　　当在励磁回路上施加工作电压时,由于铁芯的磁滞、涡流而产生的电能损耗并形成发热。

　　以上三种发热形式,在正常运行的设备中也同样存在,这时设备表现为正常的热分布。若设备出现异常,这些发热机理将加剧或表现异常,则其热分布图像也与正常情况不一样。

　　2.红外测温的几种分析方法

　　2.1表面温度判断法

　　根据测得的设备表面温度值,对照GB763-90《交流高压电器在长期工作时的发热》的有关规定,凡温度(或温升)超过标准者可根据环境气候条件、设备温度超标程度、设备负荷大小、设备的重要性及设备承受机械应力的大小对其缺陷定性,而且对在小负荷率下温升超标设备要从严定性。

　　2.2相对温差判断法

　　相对温差: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。相对温差δt可用下式求出:δt=τ1-τ2τ1×100%=T1-T2T1-T0×100%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———环境参照体的温度对电流致热型设备,若发现设备的导流部分热态异常,则应准确测温,并与其他相别比较,算出相对温差值。

　　适用范围:针对电流致热型设备(包括小负荷条件下的电流致热型设备),主要指接头、触头、断路器、阻波器、隔离开关、电抗器等。采用相对温差判断可减少小负荷下的缺陷漏判,直观、数据性强,在实际工作中是最常使用的一种分析方法。

　　2.3同类比较法

　　a、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。若三相设备同时出现异常,可与同回路的同类设备比较。

　　b、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。一般情况下,当同类温差超过允许温升值的30%,应定为重大缺陷。

　　适用范围:电流致热型和电压致热型设备。

　　2.4图像特征分析法

　　根据同类设备在正常状态和异常状态下的热谱图差异来判断设备是否正常。可结合三相比较,同类比较,自身比较和软件分析进行。

　　电压致热型设备现场检测注意事项:a、测试应在晚上或阴天、无风或风速小于0.5m/s的环境下进行;b、对PT、CVT、避雷器、套管(主变、电缆头)等的测试,应选择合适的测试距离,尽量把三相热像图同时收在一起,方便比较,同时要尽量避开其他设备或背景的影响,注意保持仪器与三相测点的距离基本一致;c、当发现三相的热像图有差异时,可以从不同的方位进行检测,排除外界的影响。

　　适用范围:针对电压致热型设备。主要指电压互感器、避雷器、绝缘子、耦合电容器、均压电容器等,一般用于设备内部缺陷分析。