电气设备状态维修与在线监测技术(2)
2.3红外检测技术
红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术,它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身,通过接收物体发出的红外线(红外辐射),将其热像显示在荧光屏上,从而准确判断物体表面的温度分布情况,具有准确、实时、快速等优点。任何物体由于其自身分子的运动,不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场,俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量,测出设备表面的温度及温度场的分布,从而判断设备发热情况。目前应用红外诊技术的测试设备比较多,如红外测温仪、红外热电视、红外热像仪等等。像红外热电视、红外热像仪等设备利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像,使测试效果直观,灵敏度高,能检测出设备细微的热状态变化,准确反映设备内部、外部的发热情况,可靠性高,对发现设备隐患非常有效。
采用红外成像检测技术可以对正在运行的设备进行非接触检测,拍摄其温度场的分布、测量任何部位的温度值,据此对各种外部及内部故障进行诊断,具有实时、遥测、直观和定量测温等优点,用来检测发电厂、变电所和输电线路的运转设备和带电设备非常方便、有效。
利用热像仪检测在线电气设备的方法是红外温度记录法。红外温度记录法是工业上用来无损探测,检测设备性能和掌握其运行状态的一项新技术。与传统的测温方式(如热电偶、不同熔点的蜡片等放置在被测物表面或体内)相比,热像仪可在一定距离内实时、定量、在线检测发热点的温度,通过扫描,还可以绘出设备在运行中的温度梯度热像图,而且灵敏度高,不受电磁场干扰,便于现场使用。它可以在-20℃~2000℃的宽量程内以0.05℃的高分辨率检测电气设备的热致故障,揭示出如导线接头或线夹发热,以及电气设备中的局部过热点等等。
带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科。它是利用带电设备的致热效应,采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息,进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。
3.在线监测现状
在线监测,由于是在运行电压下连续进行的,能够比停电测试更有效和及时地发现设备早期缺陷。在线监测首先需要解决的问题是:究竟要对哪些量进行监测?不同的设备,不同的绝缘系统,能灵敏地反映设备绝缘状态的检测量显然不同。目前广泛采用油中溶解气体分析(DGA)判断和识别油浸电力变压器故障。传统的DGA程序比较繁琐。目前连续跟踪变压器油中气体并进行相应诊断的设备正在逐步试用,利用聚合物薄膜实现将特征气体H2、CO、CH4、C2H2、C2H4、C2H6从油中分离并采用新型催化媒气体传感器检测气体含量,能判断是否存在异常及故障类型。一般认为,对油—纸绝缘变压器,纸的聚合度可说明固体绝缘的老化程度,油中糠醛的浓度又可以反映纸绝缘的聚合度,而其变化率则可反映纸的老化速率。一种便携式光电设备检测变压器油中的糠醛浓度的灵敏度达到10-7,克服了现场取纸样困难且损伤绝缘的缺点。对于固体绝缘特别是有机聚合物绝缘,监测其中电树枝的产生和发展具有现实意义。
超声探测作为一种无损检测技术也已用于聚合物试品的老化探测,且被认为是绝缘老化检测的最经济实用的非破坏性测试手段之一。目前,多采用脉冲—回声技术,以A扫描模式(将入射波与反射波同时显示在示波器屏幕上)探测绝缘缺陷,能检出诸如绝缘介质中的空腔、裂纹、分层及电、水树枝、介质中包含的异物、介质不均匀及局部机械应力集中等。该技术还可用于多层结构的实际绝缘系统。
电气设备局部放电是有机绝缘逐渐老化并最终击穿的主要原因,设备的局放情况能够反映设备的绝缘状况。目前已经出现了以计算机为数据存储、处理中心的局放自动测量系统,各种设备的在线监测装置也相继出现并投入现场应用,主要电容型设备均可实现在线检测,对局部放电机理的研究也有了很大的提高并正在作进一步的探索。但是目前精确定位局部放电源及确定放电对绝缘危害程度还有很大难度,需要进行大量研究。
4.结语
状态维修的实现必须以非破坏性试验和在线监测为前提。基本工作一是针对各类设备继续寻找能够灵敏反映其绝缘状况及变化趋势的检测参量并对其进行连续跟踪监测,二是发展绝缘诊断技术,提高绝缘诊断水平。状态维护的目标和发展趋势是设备寿命预测。