1000kV交流输电线路红外测温技术

    红外测温仪器是根据凡是高于一切绝对温度零度（-273.15℃）以上的物体都有辐射红外线的基本原理，利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。其在1000kV交流输电线路上的应用主要有以下三个方面：    (1)接续管、补修管、耐张线夹等导线连接件的缺陷诊断。    (2)瓷质悬式或棒形绝缘子的缺陷诊断。    (3)合成绝缘子等高压复合材料的内部潜伏性缺陷和绝缘电老化的检测。    （一）判断方法    1．表面温度判断    表面温度判断法主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值，对照GB/T 11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。    2．同类比较判断法    该方法根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。    3．图像特征判断法    该方法主要适用于电压致热型设备，根据同类设备的正常状态和异常状态的热像图，判断设备是否正常。注意应尽量排除各种干扰因素对图像的影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。    4．相对温差判断法    该方法主要适用于电流致热型设备，特别是对小负荷电流致热型设备，可降低小负荷缺陷的漏判率。    5．档案分析判断法    该方法分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参数的变化．判断设备是否正常。    6．实时分析判断法    该方法是在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。    （二）诊断依据    不同设备红外测温诊断依据见表4-9～表4-11。    表4-9    导线及金具红外测温诊断依据
设备类型和部位     热像特征     故障特征     一般缺陷     严重缺陷     危急缺陷  金属导线  以导线为中心 的热像，热点 明显  松股、断股、 老化或截面积 不够  温差不超过 15K，未达到重 要缺陷的要求  热点温度>80℃ 或相对温差≥80%  热电温度>110℃ 或相对温差≥95% 输电导线的连接器  （耐张线夹、  接续管、等）  以线夹和接头 为中心的热像， 热点明显  接触不良  温差不超过 15K，未达到重 要缺陷的要求  热点温度>90℃ 或相对温差≥80%  热点温度>130℃ 或相对温差≥95%     表4-10    瓷绝缘子红外测温诊断依据
设备类型和部位     热像特征     故障特征  温差(K) 　 　 　  瓷绝缘子 　 　 　  正常绝缘子串的温度分布同电压分布规律，即呈现不对称的 马鞍形；相邻绝缘子温差很小；以铁帽为发热中心的热像图； 比正常绝缘子的温度高     低值绝缘子发热     (绝缘电阻在     10～300MΩ)     1  发热温度比正常绝缘子要低；与热像绝缘子相比，呈暗色调     零值绝缘子发热     (0～10MΩ)     1  其热像特征是以瓷盘（或玻璃盘）为发热区的热像  由于表面污秽引起 绝缘子泄漏电流增大     0.5     表4-11    合成绝缘子红外测温诊断依据
设备类型和部位     热像特征     故障特征  温差(K)  合成绝缘子 　  在绝缘良好和绝缘劣化的结合处出现局部过热，随着时间的 延长，过热部位会移动 伞裙破损或芯棒受潮  0.5～1 　  发热温度比正常绝缘子要低；与热像绝缘子相比，呈暗色调 球头部位松脱、进水     （三）缺陷类型确定及处理方法    红外检测发现的设备过热缺陷应纳入设备缺陷管理制度的范围，按照设备缺陷管理流程进行处理。过热缺陷对电气设备运行的影响程度可分为以下三类缺陷：    (1)一般缺陷。指设备存在过热，有一定温差，温度场有一定梯度，但不会引起事故的缺陷。这类缺陷一般要求记录在案，注意观察其缺陷的发展，利用停电机会检修，有计划地安排试验检修消除缺陷。对于负荷率小、温升小但相对温差大的设备，如果负荷有条件或机会改变时，可在增大负荷电流后进行复测，以确定设备缺陷的性质，当无法改变时，可暂定为一般缺陷，加强监视。    (2)严重缺陷。指设备存在过热，程度较重，温度场分布梯度较大，温差较大的缺陷。这类缺陷应尽快安排处理。对电流致热型设备，应采取必要的措施，如加强检测等，必要时降低负荷电流；对电压致热型设备，应加强监测并安排其他测试手段，缺陷性质确认后，立即采取措施消缺。    (3)危急缺陷。指设备最高温度超过GB/T 11022-1999规定的最高允许温度的缺陷。这类缺陷应立即安排处理。对电流致热型设备，应立即降低负荷电流或立即消缺；对电压致热型设备，当缺陷明显时，应立即消缺或退出运行，如有必要，可安排其他试验手段，进一步确定缺陷性质。电压致热型设备的缺陷一般定为严重及以上的缺陷。    1000kV交流输电线路红外测温的检测，可每年进行一次。直线耐张线夹、新投产线路及技改大修后的线路应在投运带负荷后不超过1个月内（但至少24h以后）进行一次检测。对于线路上的瓷绝缘子及合成绝缘子，有条件和经验的也可进行检测。对重负荷线路，运行环境差时应适当缩短检测周期，重大事件、重大节日、重要负荷及设备负荷突然增加等特殊情况应增加检测次数。此外，红外测温对检测环境有一定的要求，其相对湿度一般不大于85%，一般检测时风速不大于5m/s，精确检测风速不大于0.5m/s。    （四）特高压线路红外检测的注意事项    1．特高压线路对红外热像仪的要求    (1)图像清晰稳定。    (2)不受测量环境中高压电磁场的干扰。    (3)较高的温度分辨率。    (4)在70m测量距离条件下，有足够的空间分辨率。    (5)较高的测量精度和合适的测温范围。    2．对检测环境的要求    进行红外检测时，要适当选择环境的湿度、温度、风速，避免日光与灯光的直射，以及避免其他高温辐射源的干扰，也需避开雨、雾、雪的气候条件。根据经验，检测环境温度一般不宜低于5℃，空气湿度不大于85%，风速不宜超过5m/s。户外检测应在日出之前、日落之后或在阴天进行。    3．红外检测线路时的注意事项    (1)检测地点应尽量选在被检设备面垂直相对处，距离尽量近，并且保持固定不变，即历次检测应定方向、定距离、定高度，且力求背景热辐射均匀，减少热源干扰。    (2)检测时所选的环境温度参照体，尽量选择被测物附近的同类设备，并尽可能保持相同的方向，最好在同一视场内选择。    (3)检测时，应选择适宜的温度范围和温度分辨率，使设备的热异常信息不丢失，以便于诊断。    (4)对于检测特高压输电线路的设备，应选用长焦距镜头，此时须注意在每次检测时预先正确对焦。    (5)正确选择被测物体的辐射率，对于输电线路设备，一般可以选择辐射率为0.9。    (6)记录大气温度、相对湿度、风力、测量距离及设备的电压、负荷等情况，将这些数据输入红外测量仪，以便于进行辅助校正。    (7)当找到发热点后，须仔细地从不同方位对发热点进行检测，以确定存在该热点的可信度。    对特高压线路耐张线夹处进行的红外检测图片如图4-17所示。红外热成像仪使用示例如图4-18所示。
    图4-17    对特高压线路耐张线夹处进行的红外检测图片
    图4-18    红外热成像仪使用示例