配电电缆红外测温诊断方法

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[摘 要]随着社会的发展，人们对电越来越依赖，以此对配电的要求也越来越高。电力电缆在电力输配电系统中的作用至关重要，常会由于各种故障造成温度升高，从而导致电缆过热或绝缘老化，因此，对电缆温度的监测十分必要。本文就配电电缆红外测温诊断的应用展开简要论述，以期对以后的配电工作提供借鉴。

[关键词]红外线；温度检测；配电线路

中图分类号：TP274.52；TM726 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0182-01

0 引言

近年来因为电力电缆占地面积小，受自然条件影响和电磁干扰小，所以安全可靠。由于电网的不断扩大，电力电缆在电力供应中起着重要的作用。电缆绝缘性能的好坏是影响电缆稳定运行的重要因素之一，电缆在运行时导体温度也是一个决定性的因素，从而影响绝缘材料的使用寿命。通过理论分析和实际观测表明，电力电缆故障的出现并不是突然的，而是一个从量变到质变的过程。通常电力电缆温度上升是在出现潜在问题之后，最后才出现严重的事故。通过监测电缆导体温度可以对电缆的运行状态进行有效监控。

为了提高电缆运行的安全性和可靠性，逐渐形成各种各样的检测方法。国内常使用的预防性试验，也就是定期停电试验，它属于离线测试，测试设备和工厂出产的产品更为有效。预防测试通常是在断电的条件下进行，并电力系统一般应避免断电的现象，因为重复的测试可能导致电缆绝缘加速老化，但也容易导致电力电缆的“累积效应”和“整流”及其他不利因素产生的影响，因此，随着电力行业的发展，传统的电力测试方法已经越来越不能满足实际电力生产和供应需求。

因此下面就配电电缆红外测温诊断展开简要论述。

1 状态检修与红外测温

1.1 状态检修

设备状态检修是一种先进的管理模式，根据实际的设备运行状态，来确定设备的维护和保养。维护系统着眼于密切监控开发的具体操作状态的变化，并根据结果的标准化状态来监测设备运行情况，做到心中有数，要实现“应该强制，修剪好”的原则，应该和不应该，完全取决于设备状态诊断结论。

目前国内配电线路状态检修仍处于起步阶段，主要是通过人工测量或仪器设备的测试，采集相应的运行状态信息，根据相关数据的结果，科学分析设备的运行状态，正确引导线的维护工作。目前，测试方法测量或相对设备检测有限，主要包括绝缘子零测量、避雷器泄漏电流测量、配变负荷测量等。此外，作为一项比较成熟的技术，红外测温技术逐渐应用于线路维护工作，开始体现出它的作用和价值。

1.2 红外测温

红外线是我们普遍都知道的一种电磁波，可见光的波长范围为 0.38 pm到0.78 pm，红外线的波长范围为 0.78 pm～1000 pm。理论研究与实践证明， 任何温度高于绝对温度 （-273 ℃） 的物体， 表面都会出现不断地向外辐射的红外线。

红外成像设备就是检测表面辐射而人眼无法看到的设备，它反映了物体表面的红外辐射场，也就是温度场，根据物体的表面温度场，定量测量特定部分的表面温度。对于电力设备，红外检测和故障诊断是基本原理，通过检测诊断设备表面的红外辐射信号，从而获得热设备的状态特征，根据其特征和适当的标准， 对设备作出有无故障， 以及故障属性、存在位置和严重程度的诊断判别。

电力设备在正常运行中，由于电流、电压的影响而引起发热，主要包括电流效应引起的发热和电压效应引起的发热。当电力设备出现缺陷或故障时，会造成缺陷或失败部分的温度异常变化。对于输电和配电线路导线、连接器、压接管、线夹、绝缘子和其他的部分工作，由于长时间的环境变化和污染、有害气体腐蚀，还有如自然的力量的作用等，可能导致设备老化，损坏、接触不良等等，也会导致介电损耗，还有泄漏电流增加和接触电阻增加，导致局部加热设备，最终将导致设备故障或事故，严重的还会导致电网事故扩大。电力设备故障基本上可以分为内部故障和外部故障两大类。

外部发热故障：它通过局部过热的形态向其周围辐射红外线，各种接头、连接体的热故障，其红外热图显现出以故障点为中心的热场分布。所以，可以从设备的热图中直观地判断是否存在热故障，根据温度的分布来确定故障的部位及故障的严重程度。

内部发热故障：它的发热过程一般很长，且为稳定发热，由故障点接触的固体、液体和气体形成了热传导、对流和辐射，并通过这样的方式来将内部故障所产生的热量不断地传递到设备的外壳，来改变设备外表面的热场分布情况。需要指出的是，设备内部的发热情况较为复杂，故障部件位于设备内部，如导电回路、绝缘介质和铁芯等， 当它们发生故障时会产生不同的热效应，主要包括下面几种：

（1） 电阻损耗增大造成的发热。它属于电流效应引起的发热。接触电阻增大引起发热一般由于导电回路的接头、连接件接触不良造成的。其发热功率为 P = I2R，其中R为接触电阻，I为流过电流。

（2） 介质损耗增大引起的发热。它属于电压效应引起的发热。一般由于绝缘介质的老化、劣质、受潮等因素，引起介质损耗增大产生发热。其发热功率 P=UICtanδ，其中C是介质两端的等值电容。

（3） 铁芯和可导磁部位故障引起的发热。一般表现为磁回路异常，及引起的磁滞涡流增大发热等。它主要是由于绝缘不良、设计不当等原因，造成局部磁短路和漏磁，形成局部过热。

（4） 电压分布不匀引起的温度变化。一般是电压型设备内部元器件的缺陷，引起电压分布异常，进而造成设备温度分布的异常。

（5） 设备内部缺油造成的温度变化。一般由于设备内部的油位下降，会产生两种不同的热效应：一种是缺油时造成绝缘强度降低，而引起局部放电导致的发热；另一种是缺油的油面处， 由于上下介质不同，它们的热容系数相差很大而造成热场分布存在差异。

2 红外测温的作用

对于不同的电力设备，以及不同部位的同一电力设备，因为不同的工作原理，所以故障的特性是不一样的。设备故障通常表现形状变形声音不正常、气味异常，温度异常是最常见的设备故障的特点，由于红外检测与诊断技术的应用，检测到热缺陷，在设备断电情况下可以有效地发现设备电气设备事故和故障的先兆，及时采取相应措施，减少电气设备故障率，提高电气设备操作的安全性和可靠性。

在每年夏季高峰期间，城市供电负荷屡屡达到新的高度，多个配电线路设备在连续高温、高负荷运行条件下，经历了严峻的考验。这期间，我们充分利用红外热成像仪，对重负荷线路、 重负荷杆变进行跟踪测量，特别是对于变电站墙套管桩头，电缆终端头、异型并沟线夹、、SI系列螺丝钳等加热设备，有目的性的测试。

通过红外测量温度我们可以及时掌握设备在重负荷下运行状态异常情况，以便采取有效的预防措施，消除设备存在的问题。红外温度测量技术为我们提供了一个简单、快速和安全的带电检测方法，确保配电线路设备的安全运行，在状态检修工作将发挥更广泛的作用，也尽可能的为维护人员提供保障。

3 结束语

现在国内外电缆温度监测方法有各自的优缺点和应用测试。通过选择合适的温度监测方式，准确的监测电力电缆温度的变化，可以及时知道典型的操作中常见的问题。然而单一的监测方法，有时不一定能满足复杂的工作环境，因此，根据特定的电缆布局和操作模式，可以有针对性的进行各种监测方法，综合利用各种方式的特征信号数据，可以更准确、有效地对电缆进行温度监测。

参考文献

[1] 杨文英.电力电缆温度在线监测系统的研究[D].长春：东北电力大学，2008.

[2] 张尧，周鑫，牛海清，等.单芯电缆热时间常数的理论计算与试验研究[J].高电压技术，2009，35（11）：2801-2806.

[3] 陈慧斌.新型电缆接头温度监测系统―客户端软件设计与实现[D].北京：华北电力大学，2007.