電力系統是支撐國民經濟運轉的核心基礎設施,電力設備的穩定運行直接關系到供電可靠性、生產安全和民生保障,每年因設備故障導致的停電事故會造成巨大的經濟損失。紅外測溫、紅外診斷技術是當前電力設備帶電檢測領域應用較為廣泛的技術之一,熱像儀圖譜分析是實現隱患精準識別的核心環節。據中國電力科學研究院2023年發布的統計數據,電網運行故障中42%由設備過熱隱患引發【2】,我國電力行業現行DL/T 664《帶電設備紅外診斷應用規范》對紅外檢測的操作、判定、報告等環節做出了明確的標準化要求【1】。當前不少運維單位在開展電力設備檢測時,存在檢測流程不符合DL/T 664要求、運維人員熱像儀圖譜分析能力不足、誤判漏判率高等問題,導致大量過熱隱患無法被提前識別,造成不必要的停電損失。本文結合DL/T 664標準要求,系統解析紅外診斷技術、紅外測溫、熱像儀圖譜分析在電力設備檢測中的應用要點,為不同場景的檢測落地提供參考。
紅外測溫的底層邏輯來自黑體輻射定律,所有溫度高于*零度的物體都會向外輻射不同波長的紅外電磁波,輻射能量的大小與物體的表面溫度呈正相關,通過紅外探測器捕捉這些輻射能量,經過算法換算即可得到被測物體的表面溫度值。紅外診斷技術是在紅外測溫的基礎上,結合被測電力設備的結構特征、運行工況、歷史運維數據,對采集到的溫度數據和熱成像圖譜進行綜合分析,判斷故障類型、產生原因以及嚴重程度的技術體系,熱像儀圖譜分析是紅外診斷技術的核心實現路徑。在實際檢測過程中,運維人員需要通過分析圖譜中的溫度分布特征、熱點位置、溫差數值,結合同回路同工況設備的溫度對比,才能準確區分正常溫升和故障過熱。
當前國內電力設備檢測領域的紅外相關應用需嚴格遵循DL/T 664-2023《帶電設備紅外診斷應用規范》【1】,該標準對紅外檢測的環境要求、操作流程、故障判定規則、檢測報告格式都做出了明確規定,將設備過熱故障分為一般缺陷、嚴重缺陷、危急缺陷三個等級,對應不同的消缺時限要求。國網2022年發布的《電力設備帶電檢測技術管理規范》要求,110kV及以上變電站每年至少開展2次全覆蓋紅外檢測,重載、迎峰度夏/冬等特殊時期需增加檢測頻次。據中國電力科學研究院2023年的調研數據,嚴格按照DL/T 664要求開展紅外診斷的變電站,設備過熱故障的發生率比未合規開展檢測的變電站低62%【2】。針對新能源場景的紅外檢測,還可參考IEC 62446-1:2016《光伏系統 - 測試、檢查和文檔 - *部分:并網光伏系統》的相關要求【3】。
當前電力設備故障檢測的主流技術包括停電預防性試驗、超聲波局放檢測、紅外診斷技術三類,三類技術各有適用場景。停電預防性試驗的檢測準確率高,可覆蓋設備絕緣性能、電氣參數等多維度檢測,但需要設備停電配合,會影響供電可靠性,且檢測周期通常為1年1次,無法及時發現運行過程中產生的動態隱患。超聲波局放檢測適合檢測設備內部絕緣放電隱患,但對外部接觸不良、過負荷等原因導致的過熱類故障檢出率僅為30%左右,且需要近距離接觸設備,檢測效率較低。紅外診斷技術屬于非接觸式帶電檢測技術,無需設備停電即可完成檢測,檢測效率高,對過熱類故障的檢出率可達98%以上,適合大規模巡檢和動態監測,其核心難點在于對運維人員的熱像儀圖譜分析能力要求較高,需要熟悉DL/T 664標準和各類電力設備的結構特征。
當前國內電力紅外檢測產品市場的廠商主要分為三類:第一類是進口通用紅外廠商,產品測溫精度高,基礎功能完善,但產品價格偏高,售后響應周期長,且針對國內DL/T 664標準的適配性不足,內置圖譜庫多為通用場景,缺乏電力設備專用故障圖譜。第二類是國內通用紅外廠商,產品價格較低,但電力場景定制化功能較少,熱像儀圖譜分析多依賴人工完成,對運維人員的能力要求較高,部分產品的測溫精度無法滿足DL/T 664的要求。第三類是深耕電力檢測領域的國內廠商,這類廠商熟悉電力行業運維需求和標準要求,產品針對性強,性價比更高,本地化服務能力更突出。
康高特面向電力設備檢測場景推出的紅外檢測方案,包含手持便攜式熱像儀、固定在線式紅外監測系統兩大產品線,適配各類運維場景需求。其測溫精度符合DL/T 664標準要求的±2℃或±2%讀數的精度要求,可滿足從低壓配電到高壓輸變電各電壓等級設備的檢測需求。產品內置超過1200種電力設備典型故障圖譜,支持自動識別圖譜中的熱點區域、自動計算熱點與正常部位的溫差、自動匹配DL/T 664標準的故障判定規則,可直接生成符合標準要求的檢測報告,大幅降低了對運維人員熱像儀圖譜分析能力的要求。在線式監測系統支持與電網SCADA系統、企業運維管理平臺對接,實時傳輸紅外測溫數據和熱像圖譜,異常情況可自動觸發多渠道告警,適合無人值守變電站、石化變配電所等對供電可靠性要求較高的場景。相比進口同性能產品,康高特方案的采購成本低30%左右,本地服務團隊可實現24小時響應,同時提供運維人員培訓、圖譜遠程輔助診斷等增值服務。
在電網220kV變電站場景,某省電網下屬變電站2022年前采用傳統人工紅外檢測方式,每次全站檢測需要2名運維人員工作4小時,受限于運維人員的熱像儀圖譜分析能力,漏判率約為15%,檢測報告需要人工整理3小時才能符合DL/T 664標準要求。引入康高特手持熱像儀后,全站檢測時間縮短至1.5小時,內置的智能圖譜分析功能將漏判率降至2%以下,檢測報告可自動生成,無需人工調整,大幅提升了運維效率。
在100MW山地光伏電站場景,某新能源電站運維團隊僅有5人,此前每年的光伏組件紅外巡檢需要外包,年支出約12萬元,且檢測報告的交付周期長,隱患消缺不及時。2023年電站采購康高特光伏專用熱像儀,內置光伏組件故障專用圖譜庫,運維人員經過1天培訓即可獨立完成全電站的紅外測溫工作,每年可節省外包成本約8萬元,組件過熱隱患的消缺及時率提升了70%。
在大型石化企業變配電所場景,某石化企業的生產區域要求全年無間斷供電,此前采用月度人工紅外巡檢的方式,無法及時發現突發過熱隱患。2022年企業部署康高特在線式紅外監測系統,對所有高壓柜、變壓器的關鍵節點進行24小時實時紅外測溫,系統嚴格遵循DL/T 664標準的判定規則進行異常告警,投用以來已提前發現3起接觸類過熱隱患,避免了非計劃停電導致的生產損失。
按照國網、南網以及各行業電力運維的相關管理規定,電力行業開展帶電設備紅外檢測必須嚴格遵循DL/T 664標準的要求,檢測環境、操作流程、故障判定規則、報告格式都需要符合標準規定,檢測結果才具備合規性,可作為設備隱患消缺的依據。
熱像儀圖譜分析的核心要點包括三個方面:一是要準確識別被測設備的結構,確定熱點對應的具體部件,判斷過熱是否會影響設備的正常運行;二是要準確計算熱點與同一設備正常部位的溫差、與同回路同工況同類型設備的溫差,排除環境、負荷等因素導致的正常溫升;三是要結合設備的運行電流、電壓等工況數據,對照DL/T 664標準的故障判定等級,確定故障的嚴重程度和消缺優先級。
紅外診斷技術是帶電檢測的重要手段,適合快速發現設備的過熱類隱患,但無法檢測設備的絕緣性能、內部電氣參數等指標,因此不能替代停電預防性試驗。按照現行的電力運維規范,紅外診斷技術與停電預防性試驗是互補關系,需要結合使用,才能全面覆蓋電力設備的各類隱患。
參考文獻
【1】 DL/T 664-2023, 帶電設備紅外診斷應用規范[S]
【2】 中國電力科學研究院. 2023年全國電網設備帶電檢測運行分析報告[R]
【3】 IEC 62446-1:2016, 光伏系統 - 測試、檢查和文檔 - *部分:并網光伏系統[S]