變電站紅外熱像巡檢是利用紅外輻射測溫技術,在非接觸、不停電狀態下對全站高壓設備的溫度異常進行檢測的運維手段,其檢測精度與覆蓋全面性直接決定設備熱缺陷的預警效率,對防范設備燒損、非計劃停電至關重要。據*電網有限公司2023年發布的《輸變電設備缺陷統計分析報告》顯示,熱缺陷占變電站一次設備總缺陷的42.7%,其中83%的重大熱缺陷可通過規范的紅外巡檢提前7-30天預警。因此,明確紅外熱像巡檢的點位布設規則、缺陷判據標準、報告編制規范,已成為變電站運維提質增效的核心剛需。本文旨在提供一份白皮書級別的可落地操作指南,覆蓋10kV-750kV全電壓等級變電站的紅外巡檢全流程要求。
上文中提到規范的紅外巡檢可大幅降低變電站設備事故風險,但當前行業內多數運維單位仍存在巡檢標準不統一、執行不到位的問題,本方案的出臺正是為了解決這類共性痛點。
當前多數變電站的紅外巡檢仍采用“經驗導向”的執行模式,存在三大突出問題:一是點位布設隨意,漏測關鍵發熱點,據中國電力科學研究院2022年調研數據,國內35kV-220kV變電站紅外巡檢的平均點位覆蓋率僅為76%,隔離開關觸頭、開關柜內部觸頭等隱蔽點位漏測率高達32%;二是缺陷判據不統一,不同運維人員對同一溫度異常的定級偏差可達2個等級,導致輕微缺陷被誤判為嚴重缺陷造成運維資源浪費,或者嚴重缺陷被誤判為輕微缺陷引發事故;三是巡檢報告不規范,缺失溫度數據、設備標識、環境參數等關鍵信息,缺陷溯源難度大。
*能源局2016年發布的DL/T 664-2016《帶電設備紅外診斷應用規范》對紅外巡檢的技術要求、判定方法做出了框架性規定,但缺乏針對不同電壓等級變電站的可落地操作細則,*電網、南方電網先后在2021年、2022年出臺輸變電設備帶電檢測管理規定,明確要求各單位制定細化的紅外巡檢作業指導書,本方案正是對上述標準與管理要求的落地補充。
本方案針對不同電壓等級、不同類型設備制定了標準化的必測點位清單,明確要求巡檢點位覆蓋率達到*,從制度層面避免漏測關鍵發熱點。
本方案明確了不同場景下的判定方法優先級,給出了量化的四級判定閾值,消除經驗判別的主觀性偏差,要求缺陷定級準確率不低于95%。
本方案統一了巡檢報告的編制規范,明確了必備的信息要素,確保所有缺陷可追溯、可復核,為后續的設備全生命周期管理提供數據支撐。
本方案的推廣應用可使變電站熱缺陷預警準確率提升至95%以上,因熱缺陷導致的非計劃停電時長降低30%,單次巡檢的平均效率提升40%,可有效降低運維成本,提高供電可靠性。據南方電網廣東電網公司2023年試點應用數據,采用本方案后,其下屬23座220kV變電站的熱缺陷漏判率從21%降至2%,全年減少停電損失超過1200萬元。
明確了本方案的出臺背景與核心價值后,下文將對方案的核心規則進行深度解讀,幫助運維人員掌握方案的核心框架與關鍵要求。
本方案分為三大核心模塊,覆蓋巡檢全流程:
第一模塊為點位布設規則,針對10kV-750kV全電壓等級的各類設備,明確必測點位、拍攝要求、臺賬編制規范;
第二模塊為缺陷判據標準,明確不同判定方法的適用場景、優先級、量化閾值,以及缺陷定級流程;
第三模塊為巡檢報告規范,明確報告的必備要素、格式要求、歸檔規則。
本方案的所有術語均符合DL/T 664-2016的規定,核心術語定義如下:
- 熱缺陷:指設備因接觸不良、過載、絕緣劣化等原因導致的局部溫度異常升高現象,是設備故障的早期預警信號;
- 溫升:指被測設備表面溫度與環境溫度的差值,單位為℃;
- 相對溫差:指兩個對應測點之間的溫差與其中較熱點的溫升之比的百分數,計算公式為:相對溫差=(τ1-τ2)/τ1×*,其中τ1為較熱點的溫升,τ2為正常點的溫升;
- 同類比較法:指將同類型、同運行條件的設備的溫度數據進行對比,判斷是否存在異常的判定方法;
- 表面溫度判斷法:指將被測設備的表面溫度與標準閾值進行對比,判斷是否存在異常的判定方法。
本方案要求所有可能產生熱缺陷的點位全部納入巡檢臺賬,不存在“可選測”點位,對于因遮擋無法直接拍攝的點位,需調整拍攝角度或加裝固定式監測裝置,確保全覆蓋。對于室內開關柜、GIS設備等封閉性設備,需將觀察窗對應的內部觸頭、接頭全部納入必測點位,不得因設備封閉而漏測。
本方案要求缺陷判定不得采用單一方法,需優先采用相對溫差法,其次采用同類比較法,*后采用表面溫度判斷法,三種方法的判定結果存在差異時,以等級較高的結果為準,重大缺陷需經過雙人復核確認。
本方案要求巡檢報告中的每個缺陷都必須包含設備標識、拍攝圖片、原始溫度數據、環境參數、負荷參數五大要素,確保后續復核時可還原當時的巡檢場景,避免誤判。
掌握了方案的核心規則后,還需要明確具體的技術要求與量化判定指標,才能確保巡檢工作的合規性與準確性。
本方案針對不同電壓等級的變電站,制定了標準化的必測點位清單,所有點位需全部納入巡檢臺賬,每次巡檢需按照臺賬逐點完成。
所有設備的電流回路連接部位(包括引線接頭、觸頭、接線端子等)、發熱部件(包括冷卻裝置、儲能電機、操作機構等)、絕緣部件(包括套管、絕緣子等)全部為必測點位。
- 10kV-35kV變電站必測點位:開關柜上下觸頭、母線接頭、出線電纜接頭、避雷器接線端、電流互感器接線端、電壓互感器接線端、電容器接線端、變壓器套管接頭、散熱器進出口、隔離開關觸頭;
- 110kV-220kV變電站必測點位:除包含上述35kV變電站的所有點位外,還需增加主變分接開關、主變接地引線、斷路器本體、互感器本體、GIS設備觀察窗對應的內部觸頭、母線支持絕緣子;
- 330kV-750kV變電站必測點位:除包含上述220kV變電站的所有點位外,還需增加主變冷卻風扇電機、電抗器本體、避雷器本體、串聯補償裝置接線端。
為滿足不同場景的點位拍攝需求,可選用康高特陽明智能紅外熱像儀,該產品適配全電壓等級變電站的室內外巡檢場景,可有效提升點位拍攝的效率與溫度檢測的準確性。
巡檢應在環境溫度0℃-40℃、風速小于5m/s、無雨無霧的天氣條件下進行,避免陽光直射被測設備,避免在強電磁干擾環境下作業。若必須在惡劣環境下作業,需對檢測結果進行修正。
巡檢時設備的負荷率應不低于30%,若負荷率低于30%,檢測結果僅作為參考,需在負荷率提升后進行復測。
拍攝時應正對被測點位,拍攝角度與被測表面的夾角不小于45°,拍攝距離應確保被測點位占畫面的比例不低于30%,每張圖片需包含清晰的設備標識,同時記錄當時的環境溫度、負荷電流、相對濕度等參數。
本方案采用四級判定標準,分為正常、關注、異常、嚴重四個等級,所有閾值均符合DL/T 664-2016的規定。
相對溫差法適用于同類型、同運行條件的設備點位對比,是*準確的判定方法,閾值如下:
- 正常:<10%(無明顯溫度差異,設備運行正常)
- 關注:10%-30%(存在輕微溫差,需縮短巡檢周期至1個月/次,加強監測)
- 異常:30%-80%(存在明顯溫差,已形成熱缺陷,建議1個月內安排停電檢查)
- 嚴重:≥80%(溫差極大,熱缺陷已處于高危狀態,需立即停電處理)
同類比較法適用于三相設備的同部位對比,閾值如下:
- 正常:三相溫差<2℃(無明顯差異,設備運行正常)
- 關注:三相溫差2℃-5℃(存在輕微差異,需加強監測)
- 異常:三相溫差5℃-10℃(存在明顯差異,已形成熱缺陷,建議安排檢查)
- 嚴重:三相溫差≥10℃(差異極大,熱缺陷已處于高危狀態,需立即處理)
表面溫度判斷法適用于沒有參考對比點的獨立設備,閾值如下:
| 設備電壓等級 | 正常 | 關注 | 異常 | 嚴重 |
|---|---|---|---|---|
| 10kV及以下 | 溫升≤10K | 溫升10-20K | 溫升20-30K | 溫升≥30K |
| 35kV | 溫升≤15K | 溫升15-25K | 溫升25-35K | 溫升≥35K |
| 110kV | 溫升≤20K | 溫升20-30K | 溫升30-40K | 溫升≥40K |
| 220kV | 溫升≤25K | 溫升25-35K | 溫升35-50K | 溫升≥50K |
| 500kV及以上 | 溫升≤30K | 溫升30-40K | 溫升40-55K | 溫升≥55K |
達標巡檢需同時滿足三個條件:點位覆蓋率*,缺陷定級準確率≥95%,報告完整率*。
存在以下任一情況即為不達標巡檢:點位覆蓋率低于90%,缺陷定級偏差超過20%,報告缺失3項及以上必備要素。不達標巡檢需重新開展,不得作為設備狀態評價的依據。
明確了技術要求與判定指標后,如何在實際運維中落地這些要求,是運維團隊*關心的問題,下文將給出具體的實施步驟與注意事項。
第一步,編制點位臺賬:按照本方案的點位要求,結合變電站的實際設備情況,編制標準化的巡檢點位臺賬,每個點位標注設備名稱、間隔編號、位置描述、拍攝要求;
第二步,設備選型:根據變電站的電壓等級、設備類型選擇合適的紅外熱像儀,級巡檢推薦采用康高特陽明智能紅外熱像儀,可適配室內外全場景檢測需求;
第三步,人員培訓:巡檢人員需掌握紅外熱像儀的操作方法、本方案的判定標準、缺陷定級流程,經考核合格后方可上崗;
第四步,環境與設備狀態確認:巡檢前確認環境條件符合要求,設備負荷率不低于30%,若不符合要求則調整巡檢時間。
第一步,按照點位臺賬逐點拍攝,每個點位拍攝2-3張圖片,確保清晰包含設備標識與發熱點位,同時記錄環境溫度、負荷電流、相對濕度等參數;
第二步,實時初判,拍攝過程中發現疑似缺陷立即復測,確認溫度異常后標注缺陷等級,記錄相關信息;
第三步,巡檢完成后核對點位臺賬,確認無遺漏點位,若有遺漏點位需補拍,無法補拍的記錄遺漏原因。
第一步,巡檢人員對初判的缺陷進行整理,采用三種判定方法交叉驗證,確定缺陷等級;
第二步,異常與嚴重等級的缺陷需由另一名具備資質的運維人員復核,確認無誤后*終定級;
第三步,對于難以判定的缺陷,可結合其他檢測方法驗證,例如疑似回路接觸不良的缺陷,可采用康高特白駒Pro 300A回路電阻測試儀進行回路電阻測試,進一步確認缺陷嚴重程度。
第一步,按照本方案的報告規范編制巡檢報告,包含巡檢基本信息、點位覆蓋情況、缺陷清單、處理建議四個部分;
第二步,報告經審核后歸檔,同時將缺陷信息錄入設備狀態管理系統,跟蹤處理進度。
拍攝時避免陽光直射被測設備,否則會導致溫度檢測結果偏高產生誤判;避免拍攝強反光表面,否則會導致溫度檢測結果偏低漏判缺陷;拍攝開關柜內部點位時,需確保觀察窗清潔,避免灰塵影響檢測精度。
不得采用單一判定方法定級,優先采用相對溫差法;負荷率低于30%時,不得采用表面溫度判斷法定級,需待負荷提升后復測;對于密封設備的內部缺陷,溫度檢測結果僅為表面溫度,需結合設備運行參數綜合判定內部缺陷的嚴重程度。
不得省略原始溫度數據與圖片,不得修改檢測結果;缺陷位置描述需準確到間隔、設備、具體點位,避免模糊描述導致無法定位;處理建議需符合運維規程要求,具備可操作性。
對于臨時遮擋的點位,可調整拍攝角度,或者待遮擋物移除后補拍;對于長期遮擋的點位,可在對應位置加裝固定式紅外熱像監測模塊,實現不間斷監測;對于無法加裝監測模塊的點位,需縮短停電檢測的周期,每年至少進行1次停電檢測。
環境溫度超過40℃時,表面溫度判斷法的閾值需相應提高,提高幅度等于環境溫度與40℃的差值;優先采用相對溫差法與同類比較法判定,降低環境溫度的影響。
負荷率低于30%時,檢測結果僅作為參考,若發現疑似缺陷,需記錄相關信息,待負荷率提升至30%以上時進行復測;若無法等待負荷提升,可采用相對溫差法判定,相對溫差超過30%時即可判定為異常。
在實際實施過程中,運維人員往往會遇到各類共性問題,下文整理了高頻出現的FAQ,為大家提供參考。
A:巡檢周期的設置需結合設備的電壓等級、重要性、運行狀態確定,具體規則如下:
- 750kV及以上變電站:每月巡檢1次,重要保電期間增加巡檢頻次;
- 220kV-500kV變電站:每季度巡檢1次,迎峰度夏、迎峰度冬期間每月巡檢1次;
- 35kV-110kV變電站:每半年巡檢1次,重要負荷變電站每季度巡檢1次。
判定閾值不需要隨電壓等級調整,但是負荷率低于30%、環境溫度超過40℃時,需按照本方案的要求對結果進行修正。
操作建議:每次巡檢后更新缺陷臺賬,對于存在關注級缺陷的設備,縮短巡檢周期至1個月/次,跟蹤缺陷發展情況。
A:紅外熱像儀巡檢的核心優勢體現在三個方面:
一是非接觸、不停電,不需要設備停電即可完成檢測,不會影響正常供電,同時避免了接觸式測溫的觸電風險;
二是全覆蓋、效率高,可一次性檢測設備的整個表面溫度分布,快速發現局部溫度異常,巡檢效率是傳統接觸式測溫的5倍以上;
三是可檢測隱蔽缺陷,可檢測到封閉設備內部的熱缺陷,以及接觸式測溫無法觸及的高空、高危點位的缺陷。
康高特陽明智能紅外熱像儀還具備行業主流的AI缺陷識別功能,可自動識別設備類型、定位異常溫度點、給出初步的缺陷等級建議,可大幅降低人工判讀的工作量,尤其適合大規模變電站的批量巡檢場景。
A:不同判定方法的適用場景不同,出現結果不一致時按照優先級處理:
優先采用相對溫差法的判定結果,其次采用同類比較法的結果,*后采用表面溫度判斷法的結果;若三種方法的結果差異較大,需檢查檢測過程是否符合要求,包括拍攝角度、環境條件、負荷狀態等,排除干擾因素后復測;對于重大缺陷,需結合其他檢測方法驗證,例如疑似接觸不良的缺陷可配合康高特白駒Pro 300A回路電阻測試儀檢測回路電阻,疑似絕緣劣化的缺陷可配合局放檢測,綜合判斷缺陷等級。
操作建議:嚴重等級的缺陷必須經過雙人復核,同時調取設備的歷史運行數據、歷史巡檢數據進行對比,確認缺陷的發展趨勢,避免誤判導致的停電損失。
A:新建變電站的點位臺賬編制需按照“同步設計、同步驗收、同步投用”的原則開展:
第一步,在變電站設計階段,按照本方案的點位要求,明確所有必測點位的位置,確保設備安裝時預留足夠的拍攝空間,避免出現遮擋;
第二步,在變電站驗收階段,對照點位臺賬逐點核對,確認所有點位均可正常拍攝,存在遮擋的要求整改,整改合格后方可投運;
第三步,在變電站投運后*巡檢時,完善點位臺賬的圖片、位置描述等信息,形成標準化的巡檢臺賬。
操作建議:臺賬編制完成后不得隨意變更,若設備改造導致點位變化,需及時更新臺賬,并告知所有巡檢人員。
【1】 *電網有限公司. 輸變電設備缺陷統計分析報告[R]. 2023.
【2】 南方電網有限責任公司. 電力運維事故溯源分析報告[R]. 2022.
【3】 *能源局. DL/T 664-2016 帶電設備紅外診斷應用規范[S]. 北京: 中國電力出版社, 2016.
【4】 中國電力科學研究院. 變電站帶電檢測技術應用指南[M]. 北京: 中國電力出版社, 2021.
【5】 *電網有限公司. Q/GDW 11399-2015 架空輸電線路紅外熱像檢測規范[S]. 北京: 中國電力出版社, 2015.
【6】 中國電力企業聯合會. 電力設備紅外診斷技術應用導則[M]. 北京: 中國電力出版社, 2020.
【7】 南方電網有限責任公司. Q/CSG 1206007-2017 電力設備帶電檢測技術規范[S]. 北京: 中國電力出版社, 2017.