简析红外监测技术在电缆运行中的运用

谢新阳 王闪

简析红外监测技术在电缆运行中的运用

谢新阳 王闪

（国网河南省电力公司南阳供电公司 河南南阳 473000）

红外监测技术的应用，可以实时对电缆运行情况进行在线监测、诊断，以免因电缆发生故障而造成大面积停电或者其他安全事故。本文将对红外检测技术特点进行分析，并在此基础上就如何在电缆运行过程中采用红外监测技术，谈一下个人的观点和认识，仅供参考。

电缆；红外监测；技术应用；研究

在电缆运行过程中，温度出现异常多因故障问题所造成的，电力电缆绝缘处劣化造成介质严重损耗，进而影响绝缘效果，甚至在运行电压下会出现发热击穿现象。实践中可以看到，部分电气设备可能会因故障问题的发生而导致电压分布改变，该种情况下依然会造成设备运行温度分布出现异常现象。无论哪种故障问题，都是根据具体部位温度征兆做出的判断，通过对设备状态变化进行监测，可以有效诊断出设备故障，这是红外监测技术应用的基础。

1 红外监测技术特点分析

实践中，采用红外技术对电力电缆进行非接触式监测，并且利用红外图谱对温度分布情况进行反映，然后利用专业的软件显示和分析任一点或者一线温度数值，诊断其内外缺陷。需要强调的是，红外图谱无法对低值绝缘纸进行测试，对外壳被金属所包裹部位，比如电缆接头、GIS终端等，不起作用。对于红外测温技术而言，较之于传统测温方式，可在一定距离范围内定量、实时以及在线监测发热位置的温度，扫描后绘制温度梯度热像图。红外监测技术和方法，注意有以下几种，即表面温判法、相对温差法、同类比较法以及热谱图和档案分析法。其中，第一种监测方法是利用仪器设备，直接测量值对交流高压电器在长期工作时的发热标准，并且根据最高温升值规定做出判断；其他几种方法和技术手段，均为基于比较的措施。对电缆运行情况采取红外测温措施，主要是采用比较法进行判断，比较对象可为同张图谱内的温度正常相或者档案图谱温度记录。在比较历史数据时，主要是参考对象有环境温度、拍摄条件以及负荷数据等。

2 电缆发热源

2.1 电流致热

根据焦耳定律，电流经过电阻会产生一定的热能，即因电流效应而发热，其功率表达式：

式中：P、I、R以及Kf分别代表的是发热功率、电流强度以及直流电阻和附加损耗数。

对于发热功率而言，通过上式可知，它与电流平方之间是正比例关系。若电缆桩头与连接点之间的连接不紧密，则发热量会随输送电流的不断增大而增加，其红外图谱中所显示的发热现象主要表现为点状温升，如图1所示。

图1 电流致热示意图

如图1所示，经长期服役，电缆桩头与其他设备连接点可能会出现接触不良，进而出现过热现象，红外图谱中所显示的电缆桩头连接位置温度升高比较明显，而且长时间的运行会导致接触电阻不断增大，进而出现连接位置碳化现象。

2.2 电压致热

在电压作用下，导致电力设备发热。值得一提的是，介质损耗也是一种可以造成电缆线路发热的诱因，介质损耗、电压平方之间成正比例关系。在高压以及超高压连接松动造成发热运行电缆线路中，这种缺陷最为典型。电缆终端以及接头位置，若局部介质损耗角正切偏大，则会造成局部温度升高。绝缘介质因交变电场影响，导致其极化方向发生变化，进行造成电能消耗、发热，如图2所示。

图2 电压致热示意图

从实践来看，电压致热的隐蔽性非常的强，而且危害后果也比较严重。较之于电流致热，电压致热的发热点温度升高可能并不明显，但其潜在危害性不可小觑。比如，绝缘内部缺陷非常严重，如果系统允许，则建议立即停电，消除之。

3 常用的红外监测技术和方法

3.1 表面温判法

以监测的温度值为基础，对比《带电设备红外诊断技术应用导则》，如果温度超标，则可根据超标程度进行判断。比如，某电缆线路杆上的B相桩头过热，表面温度达到了120℃。

此电缆线路的终端手枪夹头连接位置，长时间的裸露在空气中，金属表面因严重的氧化而导致接触电阻增加，进而造成桩头发热。

3.2 相对温差法

针对电流致热型问题，如果发现电缆导流热态出现异常，则对其准确测温，并且按照[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%这一公式，对相对温差值进行计算。其中，T1、T2以及T0，分别代表发热点温度、正常相温度以及环境参照体温度。若可以改变负荷率，则在负荷电流相对较大时复测之，以此来确定电缆缺陷；无法复测时，暂定为普通缺陷，注意监测和监视。比如，某C相桩头发热终端的A相、B相以及C相和环境温度分别为22.3℃、22.2℃以及114℃和21.3℃，按照[（T1-T2）÷（T1-T0）]×100%计算，相对温差99.0%，大于95%。次电缆全长共计86.6m，而且端设备线夹、本体线芯之间的连接位置难以紧密接触，因松动而导致接触电阻增大、桩头发热。

3.3 同比法

在相同的电气回路之中，如果三相电流对称设备一致，则比较两相或者三相电流致热装置的温度，以此来判断设备是否正常。若三相设备出现同时异常现象，则可与同类设备进行对比。如果三相负荷电流不对称，则建议考虑是否负荷电流对其产生了影响。如果电压致热设备的型号相同，则可根据对应位置的温升值差异对设备运行情况进行判断。电压致热设备，可用同类允许温差的确定依据进行判断。通常情况下，同类温度超标30%，就可视为重大缺陷。如果三相电压不对称，则建议考虑电压影响。比如，某线路全长共计6068m，在实际运行过程中，中间位置的3M绕包接头出现发热现象，此时的环境温度、A相接头位置的温度以及B相和C相接头的温度分别为30℃、36℃以及35℃和32℃。该线路的主要缺陷在于电压发热，即中间接头位置的屏蔽线接触有问题，而且存在着电位差，以致于该连接位置出现发热现象。

除以上三种常用的技术方法，还有热谱图和档案分析等方法。其中，前者是根据同类装置在正常、异常两种状态下的热谱图对其进行判断；档案分析法，则主要是根据不同时期设备运行状态下的数据、热图进行分析，从中找出设备运行的参数变化速率、趋势，进而做出判断。

4 结束语

总而言之，基于电缆热像图的分析，可以使测试、检修人员更加清晰的看出温度分布情况、具体发热位置，从而更加准确的判断出电缆运行故障问题。实践中，我们可以采用红外监测技术手段，对电缆线路运行情况进行实时监测，从而为检修人员提供参考依据。采用该种先进的技术手段，有效确保了电缆安全运行，并且大幅度减少了故障发生率，这对保证电缆运行安全可靠性，起到了非常重要的作用。

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1004-7344（2016）31-0053-02

2016-10-9