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1、红外测温技术在GIS故障诊断中的应用摘要：GIS设备广泛应用于电力系统电压等级，近年来因其占地面积小、运 行时间长、维护周期长而被投放市场。传统的人工故障处理方法效率低，响应性 强，较低诊断的准确性，无法快速检测GIS设备中的潜在或偶然故障。红外温度 技术可以大大提高人工故障排除的效率和准确性。本文分析了红外温度技术的工 作原理，介绍了常用于GIS故障诊断故障处理的红外温度技术，其红外加热技术 在在GIS设备故障处理中的应用。关键词：红外测温技术GIS故障诊断应用红外温度技术是检测带电重要工具。具有不停电、接触、解体、取样等诸多 优点。广泛应用于电力系统。红外技术的进步，精确地测量了温度和图像
2、的精确 分辨率。利用红外温度技术对GIS设备进行热缺陷分析，是研究设备现状的重要 工具。一、红外测温技术原理自然界中的物体在温度超过零时会产生红外线，这主要是由于热辐射。红外 辐射的程度主要取决于物体的温度，通过红外传感器采集从GIS设备外部发出的 红外光束，将这些红外信号转换成电信号，并实时监控GIS设备的温度。GIS装 置的故障诊断红外测温是测量装置向外发射的红外信号，测量GIS设备的表面温 度，以确GIS设备的正常工作。红外系统主要由红外线投射镜头、测量仪、信号 处理及显示屏四部分组成。红外线测温精度的主要因素是需要测量的距离和视角 使用GIS设备测量温度应尽可能在合理的测量范围内进行，
3、测量角度应为装有 GIS设备的法线方向。如果收集的信息没有被校正算法处理，温度测量允许的最 大角度变化是30。如果测量的角度超过这个范围，测量数据离实际值远远偏 离，并且测量的视角越大，测量值与实际值之间的偏差就越大。二、红外测温技术种类1温度阈值法。现阶段，GIS设备故障监测主要采用温度阈值法，即当确定 正常运行的温度变化范围，且设备温度超过指定的温度变化范围时，该范围被视 为故障。这种温度测量方法的缺点是，由于设备类型多种多样，而且没有确定设 备是否正常工作的关键点也并不是单一的，因此一个阈值方法不能有效地同时确 定设备是否正常工作，设备故障通常需要从量到质的转换过程，仅仅把设备状态 分为
4、是不科学的是正常和故障。2相对温差法。该方法首先参照体确定，然后使用同一仪器同时测量装置和 检测机构之间的温度，然后计算两者之间的温度差，并根据尺寸确定设备是否具 有缺陷和缺陷属性。3. 比较同类法。比较方法的基本原理是，当一个电路中三相物体相对于同步 三相电流对称时，设备故障的存在与否，可以通过比较分析供热装置相应位置的 温度幅度，同时三相电流发生异常，可以与同一回路中的类似装置相比进行分析 该测定方法的优点在于，故障排除可以剔除装置设定功率和环境温度的干扰。采 用原理的方法的缺点是，如果相似的设备中没有比较对象，应用程序会得到一定 的约束。4. 人工智能诊断。人工智能诊断方法可以弥补阈值方
5、法的缺乏，最常见的方 法是模糊诊断和神经网络方法。模糊诊断方法指设备故障的潜在影响和风险，并 将GIS设备故障分为正常状态、正常故障和严重故障等不同级别。正常情况下， 设备温度升高，但设备没有故障，设备仍将正常运行。在一般故障的情况下，设 备温升不会显着影响设备的正常运行，并且项目可以继续运行。如果发生严重故 障，设备温度会大幅升高。如果危害增加，如果继续使用设备，必须立即停止使 用检查和维护设备。神经网络是独一无二的，因为它具有并行处理、非线性映射 和自适应等特点。基于神经网络设计的设备故障方法贝叶斯正则反向传播神经网 络和深层神经网络，这些方法在设备故障诊断中成绩较好的。三、红外测温在 G
6、IS内部缺陷中的应用热缺陷机理。GIS设备内部的热缺陷通常是由于导体内部连接不良造成的。 例如，通过比较装置外部的温度和分布范围的变化来诊断内部热缺陷，在该装置 外部，螺栓不符合力矩要求，触指弹簧压力不足，断路器或隔离开关不在合闸位 置，主要如下所示。(1)发热部分主要位于导体对接处、断路器和隔离开关之间 的触头点等。(2)由于热对流增加，罐体顶部温度明显高于底部温度，但中水平 特征可能是罐壳顶部温度最高，环境温度逐渐降低。(3)内部热缺陷的较大散 热面意味着热特性存在于罐体所在的区域。如果检测到内部导电棒的整体加热缺 陷，特别是如果罐体顶部温度达到50C且罐体温度升高超过40C，或者如果罐
7、体顶部和底部之间存在温度差异，如果温度超过20C，则视为危急缺陷。四、红外测温在GIS外部缺陷中的应用1外部热失效机理。GIS外壳通过两种方式接地:绝缘分段和整个链的多点接 地。由于多点接地具有外漏率低、感应电压低的优点，可靠性和安全性优于单点 接地方法，目前使用的GIS设备主要采用多点接地方法，但在这种方法中，在大 环流下，它通常可以达到内导体电流值的70至90%。如GIS外壳接触不良，法兰 接触不良罐体环流的外部热量不会直接影响GIS系统的运行，但长期高温会影响 GIS绝缘部件的使用寿命，容易提前老化密封部件，降低密封性能，造成漏气。(1) 发热在外壳和三相分箱中具有多种接地点，热量部分主
8、要存在于供导流排连 接面上，即固定螺栓。(2)小面积热辐射，观察到明显的温升现象，且位置易 于检测；(3)温升与设备负荷有明显的关系，而且被认为几乎成正比。1.实例分析。在某红外测温500kv变电站时，500kv GIS装置的CT有一个发热 点，在其延伸部分和小面积内，该发与外壳的其余部分之间的温差为12k，根据 发热特性，热量分布图见图1。CT线圈是位于气室外面的外部结构，是一个铝外 壳，用于保护内部二次线圈。外罩与上下法兰绝缘，并通过等静导线与地板相连 地电位保持，停运设备后，现场检查时，CT外罩与下法兰之间的一些绝缘接触面 损坏，直接与法兰表面接触，外罩过点和绝缘体接地，形成环流，导致了
9、发热。图1 CT外壳发热图随着红外测温技术和红外测温设备的发展和成熟，将红外测温应用于GIS设 备越来越普遍，而且抗电磁干扰，不受带电设备的影响，因此从热图像中成像和 能够诊断识别高故障类型是检测电压的有效手段，红外测温应为GIS设备设备的 运行状态提供重要的技术支持。我们基于红外测温原理，介绍了 GIS设备内外热 缺陷的机理和运行特点，为相关分析诊断提供了依据，并为现场检查中如何区分 内外缺陷和确定缺陷的原因和类型提供了帮助；不断改进红外测温技术和测温设 备。红外测温技术越来越多地用于GIS设备的故障诊断，其抗电磁干扰、不接触 特定设备的远程诊断和较强的故障检测能力使得红外测温技术GIS设备
10、应用越来 越广。参考文献：1 邵武鸣红外热成像技术在电力设备状态检修中的应用J.高压电器， 2019，49(1)：126-1292 丁胜东.GIS中局部放电特高频信号与放电严重程度的关联分析J.高压 电器，2019，50(9)： 6-9.3 李政.高压电器原理和应用M.北京：清华大学出版社，2019.4 吴怡.红外诊断技术在高压断路器内部发热故障中的应用J.高压电器， 2019，47(5)：92-95.5 陈敬电力设备故障红外诊断M.北京：中国电力出版社，2019.6 葛鹏培，等.220 kV电流互感器局部放电缺陷不停电检测与分析J.高压 电器，2019，46(6)：153-155.7 田晓圣.红外诊断在高压直流输电系统阀电抗器发热故障分析中的应用 J.高压电器，2019，44(5)： 28-30.
