变电运行红外成像检测技术应用探讨

雷挺

【摘要】：随着安全生产风险管理体系建设和变电设备“状态检修”的大力推进，传统的变电设备检修和运行模式发生了根本性改变，定检预试周期得以科学合理延长，实时、有效、动态地评价设备健康状况成为确保设备在运期间安全、稳定的必要条件，红外成像仪犹如火眼金睛，是目前运行人员评价和检测运行设备健康状况的有力手段，红外成像检测技术无需停电、无需拆解设备即可发现安全隐患，有效避免了停电故障而造成的损失，避免了因非计划停电而带来的社会问题和安全问题，为提高供电可靠率做出了贡献。

同时，红外成像检测技术对运行人员也提出了更高的要求，本文交流和探讨了作者从事变电运行工作11年以来红外成像检测的经验和体会，就当前变电设备红外成像检测技术的应用中存在问题及改进方法进行了思考。并对变电设备红外成像技术的发展进行了展望，目的就是要充分利用好、发挥好红外成像检测这一高科技手段，打牢变电设备“状态检修”基础，确保安全的可控、在控和预控。

【作者单位】：云南电网公司    电话：13887946836

【关 键 词】：变电  红外检测技术  探讨

　  1800年，天文学家威廉姆·赫胥尔发现了“红外线”，这种无法被人眼看到的红色光谱是所有光谱中温度最高的，红外线热成像仪就是利用红外热辐射原理检测设备的，几乎所有的设备缺陷在发生故障前都会发热，使用红外热像仪对在运设备进行状态监测，能及时发现设备发热和绝缘损伤等缺陷，通过红外热成像技术快速、准确地发现安全隐患，在事故发生之前及时转移负荷，隔离隐患设备并安排维修，可以避免因此而造成的非计划停电、火灾，甚至灾难性的电网事故，有效减少故障和事故发生的频次，如今，红外热像仪已经成为电力设备预防性检测的核心工具，在电力企业的应用也越来越广泛，生产一线班组几乎都配置了红外线热像仪，通过定期或不定期的检测，发现了不少热缺陷，并在事故发生前成功隔离了故障，为企业创造了不菲的经济价值和社会效益，结合自己从事变电运行工作11年以来的经验积累，愚以为，当前变电运行红外成像检测技术在应用上还有很大的潜力可挖，主要进行以下探讨和建议：

一、测温重设备，轻人员，缺乏培训。

存在问题：目前，红外成像设备已基本覆盖到重要的生产班组，极大提高了生产一线的技术装备水平，然而，好的检测设备必须得到正确和规范的应用，才可能发挥其最好的性能，不能只重视检测设备的配置，而忽略了对人员进行必要的培训，真正重视并且开展红外成像技术培训的班组寥寥无几，红外成像培训的主要方式还是以师傅和徒弟的“口口相传”为主，没有专业的培训教材和权威的培训师资，虽然厂家技术人员会不定期到单位组织测温培训，但由于运行人员倒班的原因，有的同事几年也碰不到一次类似的培训，造成了一线人员缺乏热像仪的操作技能培训，同时，昂贵的机器也需要专业的使用和维护技巧，没有经过专业培训，在使用红外线成像器材时就不可避免要出现：“保养不当、充电电池报废、昂贵的红外线镜头被划损”等等现象，既造成了经济损失，也影响了测温工作的正常开展。

解决办法：1）将红外成像检测技术编入变电运行“中级工”及以上的培训教材当中，并作为职业技能鉴定的重要考核内容，从源头上提升变电运行人员红外成像的基本技能；2）建立云网自己的“红外成像培训及认证专业机构”，通过专业培训、考试、考核及取证方式，建立起过硬的基层红外成像专业队伍；3）选拔优秀员工参加行业间或国家认可的专业红外成像认证培训和取证工作，做到每个站有一名持证上岗的运行人员；4）依托云南电力教育培训中心，通过层层的考核和选拔，建立长效培训、考核机制，培育企业在红外成像检测技术领域的技术带头人。

二、重测温，轻分析，缺乏技术支撑

存在问题：目前，能够娴熟掌握红外成像分析软件的运行人员寥寥无几，怕麻烦、图省事，直接把测温照片复制粘贴，往OA上一传了事，现场运行人员的分析和判断缺乏规范性，当然，发现热缺陷后，值班员也非常着急，但往往也只能“望图生畏”，由于没有养成红外成像热图分析、归纳、总结的良好习惯，一线人员在发现和判断发热缺陷方面缺乏权威和考量，由于在经验和知识上的差异，由于分析水平的不足，在热缺陷发展初期可能“漏判”而贻误战机；同样，也可能因为误判而造成设备无谓的紧急停运，给调度员指挥事故处理以及领导决策带来安全隐患。

解决办法：（1）在发现设备发热缺陷后，红外成像扫描和测温工作仅仅只是开始，重要的是后期的精确分析和准确判断，红外图片必须经过红外成像专业软件的精确分析，必须将测温重要参数——“测温时间、测温距离、系数、环境温度、同比设备温度、电流、风速、辐射率”等一一准确记录在案，才算真正完成红外测温工作；（2）建立起企业自己的红外成像专家库，可以通过网络会诊或远程检测的方式，让红外成像的检测专家通过网络走进变电站，快速、准确地判断故障，为调度事故处理和领导决策提供有力支撑；（3）依托“生产管理信息系统”建立“红外成像分析判断”功能平台，通过红外成像在线专家诊断系统，只需要将现场拍摄的红外图片及相关参数回填上传后，系统将综合自动判断热缺陷的性质；（4）建立云网红外线成像热缺陷设备图库，可挂接在生产管理信息系统上，方便各兄弟单位学习和交流，热缺陷特征图片库可同时满足培训和事故处理参考的需要。电力资料网原创www.52data.cn

三、重结果，轻过程，测温缺乏制度支撑

存在问题：在实际检测工作中，有的值班员全站测温只需要短短的二十几分钟，而有的值班员一测就需要两、三个小时；有的运行人员测温时不是电池没电、就是忘了带存储卡，不是路线走错，就是设备漏测，这说明一线人员在红外成像测温时随意性大，且标准不统一，管理没有章法，造成了红外成像检测工作制度上的短板，测温工作还停留在粗放型、随意型的方式上，在细节上、规范性上缺乏制度的支撑。

 解决办法：（1）建立完善的红外成像检测制度，对红外检测工作的准备、风险预控、规范、安全注意事项等进行详细的规定；（2）对重要厂站的测温工作，应根据一、二次设备详细列表并建立测温表单，以表单的形式使测温制度和规范落地，在开展定期测温工作时由值班员边检测、边打勾确认，确保红外检测工作的质量。

4）重一次、轻二次，测温工作细节不到位

 存在问题：而在平时的测温工作中，运行人员存在“重一次，轻二次”的情况，在电力系统，发生因二次端子过热而造成的事故屡见不鲜。由于室外端子箱端子易被潮气侵蚀，端子接触面加速氧化、腐蚀，接触电阻增大，造成端子运行温度升高；另外，由于施工或检修质量差，造成二次端子松动，都可能引起电流互感器开路、控制回路断线、二次设备着火等严重后果，对变电设备的安全运行极为不利。笔者所在的220kV唐胜变电站，从投产时就制定了一、二次设备定期测温的制度，由于负荷轻，一次设备热缺陷未发现，但二次设备热缺陷出现了高发态势，自2009年11月9日开始对二次端子测温坚持至今，先后出现过“站用电母排螺丝松动发热超过400℃、图像监控系统电源端子螺丝松动发热达64℃、故障录波器装置开关量插件（产品设计缺陷）发热达104℃”等三起较严重的二次设备热缺陷，幸亏发现及时均得到了妥善的处理和隔离，未酿成事故，实践经验表明，二次回路和端子测温和一次设备测温同样重要，务必到位。

 解决办法：安全生产必须注重细节，在日常设备红外线测温工作必须从细处，从每一个环节落实，在对断路器、隔离开关及引流线接头认真开展测温的同时，还必须同步对端子箱、保护屏柜、直流系统、站用电系统等二次回路开展梳理，并根据设备的实际情况和重要程度落实测温工作，确保一、二次设备测温不留死角，有力保障设备的安全、稳定运行。

 五、重视电流致热缺陷，忽视电压致热型热缺陷

 存在问题：据大量的热缺陷案例综合统计，电力设备电流致热型热缺陷一般占缺陷总数的90％～93%，而电压致热缺陷仅占7%～10%左右，目前，设备电流致热型热缺陷（如隔离开关触头，引流线接头等导流部分的发热缺陷）得到了高度重视，此类热缺陷与正常设备的温差较明显，一般在10℃以上，容易被发现；相反，对于电压致热型热缺陷设备和正常设备的温差并不明显，一般为2℃到5℃左右，变电设备电压致热型缺陷一般有以下类型：构架上的零值瓷瓶；避雷器、耦合电容器上下节温度分布异常；注油设备缺油；高压电缆绝缘破损等，由于电压致热型反映的是设备绝缘的严重隐患，如果值班员没有充分的思想准备，对于红外图像上出现的轻微变化未引起重视，不认真加以分析就认为无异常，将使此类热缺陷成为“定时炸弹”，一旦恶化将酿成事故，必须引起高度重视。

 解决办法：1、加强值班员对电压致热型热缺陷的分析和判断能力的培训；2、加强责任心教育，做到防微杜渐，对测温工作发现的细小问题必须查证清楚为止，绝不放过任何疑点。

 六、重有人值班站，轻无人值班站，无人值班变电站红外检测存在不足。

 存在问题：随着无人值班变电站的激增，其红外线热成像检测工作成为管理上的短板，目前无人值班变电站红外成像测温周期为每月一次，检测周期过长，很难及时发现设备热缺陷，热缺陷若能在发展初期被及时发现，将可避免故障停电所带来的损失，存在安全隐患；在事故状态下，电网负荷将急剧变化，需要及时对边远场站的设备开展红外成像测温，以及时掌握设备运行状况，但目前由于人力资源和电网跨越式发展的矛盾，不可能做到值班员实时开展测温。

 解决办法：1、推进“红外遥视测温”技术在无人值班变电站的应用，“红外遥视测温”——即将带有红外热成像功能的摄像头直接安装在建筑物或设备构架上，在集控站控制室通过遥视完成对变电设备的实时红外线成像检测和跟踪；如果红外成像的摄像头具备变焦功能，并配备360度旋转云台，将可实现全方位热成像扫描，遥视测温功能将更加全面和强大，这一技术的成功应用将及时发现和跟踪无人站的安全隐患，极大提高集控站远程监控的效率和质量，给变电设备热成像的应用带来极大便捷，“遥视红外测温”技术将有无可替代的优越性和必要性，目前，国内已有不少厂家开发出这一产品，并申请了专利，买来就可以使用，但为了降低成本，也可以考虑牵头图像监控厂家和红外热成像仪厂家共同研发此系统，开发出适用于变电站的“红外遥视测温”技术和设备，形成企业自有知识产权的专利技术。

同时，通过应用“红外遥视测温”技术，值班员在控制室通过监视屏幕、控制鼠标和键盘就可以完成红外测温扫描、拍照、存储等一系列操作，不需要携带贵重的成像仪在开关场走动；不需要考虑红外成像仪电池电量是否充足；不需要考虑存贮卡是否容量还够等问题，规避了人工测温的安全风险和种种局限性。当然，在线型热像仪不能完全代替人工测温检测，但其在线实时检测的特点有广阔的应用前景和技术优势，对于电网来说很有必要，只要安装上这套系统，集控站将可以对无人值班变电站进行遥视红外线成像测温，这对于变电运行工作来说，将是技术上的创新和突破。

“祸起于细微、疾患于所忽”，变电运行人员必须想尽办法应用好红外成像检测技术，用心用脑，创造性地开展工作，把红外成像测温工作落实到位，真正做到未雨绸缪、防微杜渐，才能把安全生产工作落到实处。