紅外熱像儀在高壓輸電線路中檢測(cè)應(yīng)用

本篇關(guān)鍵詞：紅外熱像儀，風(fēng)速義，溫濕度，測(cè)距儀

　　架空高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動(dòng)脈，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定電力系統(tǒng)的**和效益，在華東、華中和廣東曾經(jīng)發(fā)生過(guò)高壓架空線路掉線事故。而紅外檢測(cè)具有遠(yuǎn)距離、不停電、不接觸、不解體等特點(diǎn)，給電力系統(tǒng)線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了一種先進(jìn)手段，但是目前我國(guó)對(duì)線路等的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)還較少，沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為此，本文就紅外熱像儀在線路紅外檢測(cè)時(shí)，警界溫升法和相對(duì)溫升法的不足進(jìn)行了分析。結(jié)合試驗(yàn)情況，提出了**溫差判別法，并對(duì)高壓輸電線路缺陷情況進(jìn)行了探討。

1　高壓線路紅外檢測(cè)的故障判別方法

　　用發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)環(huán)境溫度的溫升來(lái)判斷熱缺陷，并給出了對(duì)不同負(fù)荷電流下不同導(dǎo)線接頭過(guò)熱的警界溫升表，當(dāng)被檢測(cè)點(diǎn)對(duì)環(huán)境溫度的溫升大于表中所規(guī)定的警界溫升時(shí)就認(rèn)為有缺陷，并按表中的警界溫升確定缺陷種類，這種方法簡(jiǎn)單、直觀、實(shí)用性較強(qiáng)，但是在線路紅外檢測(cè)時(shí)存在以下不足：

1. 對(duì)于架空高壓輸電線路，由于條件限制，不可能準(zhǔn)確測(cè)量線路周圍的環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速以及檢測(cè)距離，一般采用地面環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速作線路的環(huán)境參數(shù)，估計(jì)檢測(cè)距離，這樣所測(cè)得的發(fā)熱點(diǎn)相對(duì)環(huán)境溫度的溫升存在誤差，必然帶來(lái)熱缺陷判斷的誤差；
2. 對(duì)于高壓直流和交流線路，即使相同材料、相同環(huán)境條件，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，在相同負(fù)荷電流情況下，交流線路的發(fā)熱應(yīng)比直流嚴(yán)重，而只根據(jù)導(dǎo)線型號(hào)和負(fù)荷電流來(lái)規(guī)定警界溫升是有局限性的；
3. 不同設(shè)備、不同材料的發(fā)熱特性各不相同，在不同條件下的允許溫升應(yīng)各不相同，例如在有太陽(yáng)輻射時(shí)，會(huì)在被檢測(cè)對(duì)象上附加一定的溫升，這時(shí)的警界溫升顯然應(yīng)與沒(méi)有太陽(yáng)輻射時(shí)的不一樣，顯然，簡(jiǎn)單地采用這種方法來(lái)分析熱缺陷并不方便、準(zhǔn)確。

《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》對(duì)電流致熱型設(shè)備的熱故障判別提出用相對(duì)溫升判斷法，該方法通過(guò)分析相對(duì)溫差與接觸 電阻的變化關(guān)系，依托電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T596)中對(duì)接觸電阻的規(guī)定^［3］，確定了分析電流致熱型設(shè)備熱缺陷的相對(duì)溫升判據(jù)。這種方法從發(fā)熱的內(nèi)在原因出發(fā)確定判斷方法，克服了一些環(huán)境因素及負(fù)荷電流等對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，對(duì)電力設(shè)備的紅外診斷具有指導(dǎo)性，但是對(duì)于線路的紅外檢測(cè)，該判據(jù)存在不足：

1. 目前我國(guó)還沒(méi)有對(duì)運(yùn)行中的線路金具接觸電阻的定量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該導(dǎo)則中所依托的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中也無(wú)規(guī)定，因此難以確定相對(duì)溫差判斷標(biāo)準(zhǔn)；
2. 該導(dǎo)則對(duì)斷路器、開(kāi)關(guān)以外的所有其它導(dǎo)流設(shè)備的相對(duì)溫升判斷標(biāo)準(zhǔn)與隔離開(kāi)關(guān)相同，而隔離開(kāi)關(guān)的接觸電阻要求與線路金具的接觸電阻要求不一樣；
3. 相對(duì)溫升法無(wú)法考慮太陽(yáng)輻射引起的附加溫升；
4. 該導(dǎo)則同時(shí)也指出當(dāng)發(fā)熱點(diǎn)的實(shí)際溫升<10　K時(shí)，相對(duì)溫差值與相對(duì)電阻偏差值會(huì)出現(xiàn)較大的分散性，影響對(duì)設(shè)備缺陷的準(zhǔn)確判斷，而這種類型的熱缺陷在線路上占很大比重；
5. 該導(dǎo)則認(rèn)為如負(fù)荷率接近100%，就可以參照《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》(GB763?90)來(lái)執(zhí)行。

對(duì)于高壓架空輸電導(dǎo)線的發(fā)熱，《交流高壓電器在長(zhǎng)期工作時(shí)的發(fā)熱》(GB763?90)和《高壓直流架空送電線路技術(shù)導(dǎo)則》(DL436?91)要求鋼芯鋁絞線的*高工作允許溫度為+70℃，我國(guó)目前還沒(méi)有高壓交、直流線路金具發(fā)熱的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《電力金具通用技術(shù)條件》(GB2314?85)，電力金具的電氣接觸性能應(yīng)符合下列要求：

1. 導(dǎo)線接續(xù)處兩端點(diǎn)之間的電阻，應(yīng)不大于同樣長(zhǎng)度導(dǎo)線的電阻；
2. 導(dǎo)線接續(xù)處的溫升應(yīng)不大于被接續(xù)導(dǎo)線的溫升；
3. 承受電氣負(fù)荷的所有金具，其載流量應(yīng)不小于被安裝導(dǎo)線的載流量。

根據(jù)上述規(guī)則，可以認(rèn)定在正常負(fù)荷運(yùn)行情況下，接續(xù)管、耐張線夾、調(diào)整板、二線聯(lián)板等處的溫度應(yīng)與直流輸電線路的導(dǎo)線相同或比它小，因此，可以取被檢測(cè)對(duì)象附近正常運(yùn)行導(dǎo)線的溫度作為參考溫度，即對(duì)于有熱缺陷的地方，可以在離發(fā)熱點(diǎn)1　m遠(yuǎn)的地方取導(dǎo)線或線路金具的溫度作參考溫度。
　　此時(shí)可采用**溫差法來(lái)判斷：取被測(cè)對(duì)象附近1m遠(yuǎn)的地方正常運(yùn)行的導(dǎo)線或線路金具的*高溫度為參考溫度T_a，被測(cè)量對(duì)象的溫度為T(mén)，ΔT＝T－T_a，根據(jù)ΔT來(lái)判斷熱缺陷情況，這種方法可以消除太陽(yáng)輻射造成的附加溫升的影響。同時(shí)，由于同向性，檢測(cè)距離、環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)的不準(zhǔn)確性帶來(lái)的誤差也減小了。

在對(duì)缺陷的判斷標(biāo)準(zhǔn)上，考慮到：

1. 對(duì)紅外熱像儀，有一定的測(cè)量誤差，如目前很先進(jìn)的AGEMA的THV570和Inframetrics的PM280，它們的精度為±2%(讀數(shù)范圍)或±2℃；
2. 對(duì)于已經(jīng)運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間的線路，由于壓接時(shí)對(duì)導(dǎo)線有損傷，在長(zhǎng)期運(yùn)行中有腐蝕、磨損，對(duì)于運(yùn)行中的線路金具如接續(xù)管等，我們認(rèn)為應(yīng)該有一個(gè)允許的溫升范圍，而不一定要嚴(yán)格按GB2314?85的標(biāo)準(zhǔn)，即線路金具處的溫度不一定要比周圍正常運(yùn)行導(dǎo)線的溫度低或相等；
3. 由于測(cè)量的誤差和參考點(diǎn)選取的隨機(jī)性，選取的參考點(diǎn)溫度就有一定變化范圍，從理論分析和實(shí)際觀測(cè)結(jié)果來(lái)看，這個(gè)溫度范圍<2℃；
4. 由于實(shí)際的環(huán)境條件千差萬(wàn)別，使任何紅外熱像儀都不能給出與檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況吻合的普適的修正方案，再加上紅外熱像儀要求輸入的修正測(cè)量溫度的環(huán)境參數(shù)有誤差，因此測(cè)量結(jié)果有一定誤差。

綜上分析，并參考有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，在滿負(fù)荷時(shí)(不是額定負(fù)荷時(shí)，一般的紅外熱像儀可折算到額定負(fù)荷)，對(duì)高壓線路發(fā)熱判別取ΔT超過(guò)5℃時(shí)可認(rèn)為有輕微接觸隱患(一般熱缺陷)，ΔT超過(guò)15℃即為重大缺陷，ΔT超過(guò)40℃即為緊急缺陷。由于測(cè)量等各方面的誤差，ΔT判斷缺陷界限值不是**的，要根據(jù)測(cè)量情況具體分析。
　　按照上述判斷標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際檢測(cè)中判斷熱缺陷效果較好，需要指出的是，由于目前國(guó)內(nèi)無(wú)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)輸電線路紅外檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)還很少，處在摸索階段，有待進(jìn)一步研究。
　　
2　高壓線路易發(fā)生缺陷部分及原因分析

　　根據(jù)大量紅外檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，高壓線路中線路金具的熱缺陷較多，集中在耐張線夾、四分裂變?nèi)至堰B接導(dǎo)流板、跳線線夾、接續(xù)管等機(jī)械連接部分，見(jiàn)圖1～6。圖1中參考點(diǎn)溫度38℃，*高溫度265℃；圖2參考點(diǎn)溫度38℃，*高溫度92℃；圖3參考點(diǎn)溫度24℃，*高溫度60.9℃；圖4參考點(diǎn)溫度17℃，*高溫度24.5℃；圖5參考點(diǎn)溫度22.8℃，*高溫度27.5℃；圖6參考點(diǎn)溫度25℃，*高溫度35.4℃。

從我們對(duì)葛南直流高壓線路的紅外檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，抽查了14個(gè)耐張塔和部分導(dǎo)線段的接續(xù)管，共發(fā)現(xiàn)20個(gè)缺陷點(diǎn)，其故障概率如表1所示.