变电站红外热像巡检是利用红外辐射测温技术,在非接触、不停电状态下对全站高压设备的温度异常进行检测的运维手段,其检测精度与覆盖全面性直接决定设备热缺陷的预警效率,对防范设备烧损、非计划停电至关重要。据*电网有限公司2023年发布的《输变电设备缺陷统计分析报告》显示,热缺陷占变电站一次设备总缺陷的42.7%,其中83%的重大热缺陷可通过规范的红外巡检提前7-30天预警。因此,明确红外热像巡检的点位布设规则、缺陷判据标准、报告编制规范,已成为变电站运维提质增效的核心刚需。本文旨在提供一份白皮书级别的可落地操作指南,覆盖10kV-750kV全电压等级变电站的红外巡检全流程要求。
上文中提到规范的红外巡检可大幅降低变电站设备事故风险,但当前行业内多数运维单位仍存在巡检标准不统一、执行不到位的问题,本方案的出台正是为了解决这类共性痛点。
当前多数变电站的红外巡检仍采用“经验导向”的执行模式,存在三大突出问题:一是点位布设随意,漏测关键发热点,据中国电力科学研究院2022年调研数据,国内35kV-220kV变电站红外巡检的平均点位覆盖率仅为76%,隔离开关触头、开关柜内部触头等隐蔽点位漏测率高达32%;二是缺陷判据不统一,不同运维人员对同一温度异常的定级偏差可达2个等级,导致轻微缺陷被误判为严重缺陷造成运维资源浪费,或者严重缺陷被误判为轻微缺陷引发事故;三是巡检报告不规范,缺失温度数据、设备标识、环境参数等关键信息,缺陷溯源难度大。
*能源局2016年发布的DL/T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》对红外巡检的技术要求、判定方法做出了框架性规定,但缺乏针对不同电压等级变电站的可落地操作细则,*电网、南方电网先后在2021年、2022年出台输变电设备带电检测管理规定,明确要求各单位制定细化的红外巡检作业指导书,本方案正是对上述标准与管理要求的落地补充。
本方案针对不同电压等级、不同类型设备制定了标准化的必测点位清单,明确要求巡检点位覆盖率达到*,从制度层面避免漏测关键发热点。
本方案明确了不同场景下的判定方法优先级,给出了量化的四级判定阈值,消除经验判别的主观性偏差,要求缺陷定级准确率不低于95%。
本方案统一了巡检报告的编制规范,明确了必备的信息要素,确保所有缺陷可追溯、可复核,为后续的设备全生命周期管理提供数据支撑。
本方案的推广应用可使变电站热缺陷预警准确率提升至95%以上,因热缺陷导致的非计划停电时长降低30%,单次巡检的平均效率提升40%,可有效降低运维成本,提高供电可靠性。据南方电网广东电网公司2023年试点应用数据,采用本方案后,其下属23座220kV变电站的热缺陷漏判率从21%降至2%,全年减少停电损失超过1200万元。
明确了本方案的出台背景与核心价值后,下文将对方案的核心规则进行深度解读,帮助运维人员掌握方案的核心框架与关键要求。
本方案分为三大核心模块,覆盖巡检全流程:
第一模块为点位布设规则,针对10kV-750kV全电压等级的各类设备,明确必测点位、拍摄要求、台账编制规范;
第二模块为缺陷判据标准,明确不同判定方法的适用场景、优先级、量化阈值,以及缺陷定级流程;
第三模块为巡检报告规范,明确报告的必备要素、格式要求、归档规则。
本方案的所有术语均符合DL/T 664-2016的规定,核心术语定义如下:
- 热缺陷:指设备因接触不良、过载、绝缘劣化等原因导致的局部温度异常升高现象,是设备故障的早期预警信号;
- 温升:指被测设备表面温度与环境温度的差值,单位为℃;
- 相对温差:指两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数,计算公式为:相对温差=(τ1-τ2)/τ1×*,其中τ1为较热点的温升,τ2为正常点的温升;
- 同类比较法:指将同类型、同运行条件的设备的温度数据进行对比,判断是否存在异常的判定方法;
- 表面温度判断法:指将被测设备的表面温度与标准阈值进行对比,判断是否存在异常的判定方法。
本方案要求所有可能产生热缺陷的点位全部纳入巡检台账,不存在“可选测”点位,对于因遮挡无法直接拍摄的点位,需调整拍摄角度或加装固定式监测装置,确保全覆盖。对于室内开关柜、GIS设备等封闭性设备,需将观察窗对应的内部触头、接头全部纳入必测点位,不得因设备封闭而漏测。
本方案要求缺陷判定不得采用单一方法,需优先采用相对温差法,其次采用同类比较法,*后采用表面温度判断法,三种方法的判定结果存在差异时,以等级较高的结果为准,重大缺陷需经过双人复核确认。
本方案要求巡检报告中的每个缺陷都必须包含设备标识、拍摄图片、原始温度数据、环境参数、负荷参数五大要素,确保后续复核时可还原当时的巡检场景,避免误判。
掌握了方案的核心规则后,还需要明确具体的技术要求与量化判定指标,才能确保巡检工作的合规性与准确性。
本方案针对不同电压等级的变电站,制定了标准化的必测点位清单,所有点位需全部纳入巡检台账,每次巡检需按照台账逐点完成。
所有设备的电流回路连接部位(包括引线接头、触头、接线端子等)、发热部件(包括冷却装置、储能电机、操作机构等)、绝缘部件(包括套管、绝缘子等)全部为必测点位。
- 10kV-35kV变电站必测点位:开关柜上下触头、母线接头、出线电缆接头、避雷器接线端、电流互感器接线端、电压互感器接线端、电容器接线端、变压器套管接头、散热器进出口、隔离开关触头;
- 110kV-220kV变电站必测点位:除包含上述35kV变电站的所有点位外,还需增加主变分接开关、主变接地引线、断路器本体、互感器本体、GIS设备观察窗对应的内部触头、母线支持绝缘子;
- 330kV-750kV变电站必测点位:除包含上述220kV变电站的所有点位外,还需增加主变冷却风扇电机、电抗器本体、避雷器本体、串联补偿装置接线端。
为满足不同场景的点位拍摄需求,可选用康高特阳明智能红外热像仪,该产品适配全电压等级变电站的室内外巡检场景,可有效提升点位拍摄的效率与温度检测的准确性。
巡检应在环境温度0℃-40℃、风速小于5m/s、无雨无雾的天气条件下进行,避免阳光直射被测设备,避免在强电磁干扰环境下作业。若必须在恶劣环境下作业,需对检测结果进行修正。
巡检时设备的负荷率应不低于30%,若负荷率低于30%,检测结果仅作为参考,需在负荷率提升后进行复测。
拍摄时应正对被测点位,拍摄角度与被测表面的夹角不小于45°,拍摄距离应确保被测点位占画面的比例不低于30%,每张图片需包含清晰的设备标识,同时记录当时的环境温度、负荷电流、相对湿度等参数。
本方案采用四级判定标准,分为正常、关注、异常、严重四个等级,所有阈值均符合DL/T 664-2016的规定。
相对温差法适用于同类型、同运行条件的设备点位对比,是*准确的判定方法,阈值如下:
- 正常:<10%(无明显温度差异,设备运行正常)
- 关注:10%-30%(存在轻微温差,需缩短巡检周期至1个月/次,加强监测)
- 异常:30%-80%(存在明显温差,已形成热缺陷,建议1个月内安排停电检查)
- 严重:≥80%(温差极大,热缺陷已处于高危状态,需立即停电处理)
同类比较法适用于三相设备的同部位对比,阈值如下:
- 正常:三相温差<2℃(无明显差异,设备运行正常)
- 关注:三相温差2℃-5℃(存在轻微差异,需加强监测)
- 异常:三相温差5℃-10℃(存在明显差异,已形成热缺陷,建议安排检查)
- 严重:三相温差≥10℃(差异极大,热缺陷已处于高危状态,需立即处理)
表面温度判断法适用于没有参考对比点的独立设备,阈值如下:
| 设备电压等级 | 正常 | 关注 | 异常 | 严重 |
|---|---|---|---|---|
| 10kV及以下 | 温升≤10K | 温升10-20K | 温升20-30K | 温升≥30K |
| 35kV | 温升≤15K | 温升15-25K | 温升25-35K | 温升≥35K |
| 110kV | 温升≤20K | 温升20-30K | 温升30-40K | 温升≥40K |
| 220kV | 温升≤25K | 温升25-35K | 温升35-50K | 温升≥50K |
| 500kV及以上 | 温升≤30K | 温升30-40K | 温升40-55K | 温升≥55K |
达标巡检需同时满足三个条件:点位覆盖率*,缺陷定级准确率≥95%,报告完整率*。
存在以下任一情况即为不达标巡检:点位覆盖率低于90%,缺陷定级偏差超过20%,报告缺失3项及以上必备要素。不达标巡检需重新开展,不得作为设备状态评价的依据。
明确了技术要求与判定指标后,如何在实际运维中落地这些要求,是运维团队*关心的问题,下文将给出具体的实施步骤与注意事项。
第一步,编制点位台账:按照本方案的点位要求,结合变电站的实际设备情况,编制标准化的巡检点位台账,每个点位标注设备名称、间隔编号、位置描述、拍摄要求;
第二步,设备选型:根据变电站的电压等级、设备类型选择合适的红外热像仪,级巡检推荐采用康高特阳明智能红外热像仪,可适配室内外全场景检测需求;
第三步,人员培训:巡检人员需掌握红外热像仪的操作方法、本方案的判定标准、缺陷定级流程,经考核合格后方可上岗;
第四步,环境与设备状态确认:巡检前确认环境条件符合要求,设备负荷率不低于30%,若不符合要求则调整巡检时间。
第一步,按照点位台账逐点拍摄,每个点位拍摄2-3张图片,确保清晰包含设备标识与发热点位,同时记录环境温度、负荷电流、相对湿度等参数;
第二步,实时初判,拍摄过程中发现疑似缺陷立即复测,确认温度异常后标注缺陷等级,记录相关信息;
第三步,巡检完成后核对点位台账,确认无遗漏点位,若有遗漏点位需补拍,无法补拍的记录遗漏原因。
第一步,巡检人员对初判的缺陷进行整理,采用三种判定方法交叉验证,确定缺陷等级;
第二步,异常与严重等级的缺陷需由另一名具备资质的运维人员复核,确认无误后*终定级;
第三步,对于难以判定的缺陷,可结合其他检测方法验证,例如疑似回路接触不良的缺陷,可采用康高特白驹Pro 300A回路电阻测试仪进行回路电阻测试,进一步确认缺陷严重程度。
第一步,按照本方案的报告规范编制巡检报告,包含巡检基本信息、点位覆盖情况、缺陷清单、处理建议四个部分;
第二步,报告经审核后归档,同时将缺陷信息录入设备状态管理系统,跟踪处理进度。
拍摄时避免阳光直射被测设备,否则会导致温度检测结果偏高产生误判;避免拍摄强反光表面,否则会导致温度检测结果偏低漏判缺陷;拍摄开关柜内部点位时,需确保观察窗清洁,避免灰尘影响检测精度。
不得采用单一判定方法定级,优先采用相对温差法;负荷率低于30%时,不得采用表面温度判断法定级,需待负荷提升后复测;对于密封设备的内部缺陷,温度检测结果仅为表面温度,需结合设备运行参数综合判定内部缺陷的严重程度。
不得省略原始温度数据与图片,不得修改检测结果;缺陷位置描述需准确到间隔、设备、具体点位,避免模糊描述导致无法定位;处理建议需符合运维规程要求,具备可操作性。
对于临时遮挡的点位,可调整拍摄角度,或者待遮挡物移除后补拍;对于长期遮挡的点位,可在对应位置加装固定式红外热像监测模块,实现不间断监测;对于无法加装监测模块的点位,需缩短停电检测的周期,每年至少进行1次停电检测。
环境温度超过40℃时,表面温度判断法的阈值需相应提高,提高幅度等于环境温度与40℃的差值;优先采用相对温差法与同类比较法判定,降低环境温度的影响。
负荷率低于30%时,检测结果仅作为参考,若发现疑似缺陷,需记录相关信息,待负荷率提升至30%以上时进行复测;若无法等待负荷提升,可采用相对温差法判定,相对温差超过30%时即可判定为异常。
在实际实施过程中,运维人员往往会遇到各类共性问题,下文整理了高频出现的FAQ,为大家提供参考。
A:巡检周期的设置需结合设备的电压等级、重要性、运行状态确定,具体规则如下:
- 750kV及以上变电站:每月巡检1次,重要保电期间增加巡检频次;
- 220kV-500kV变电站:每季度巡检1次,迎峰度夏、迎峰度冬期间每月巡检1次;
- 35kV-110kV变电站:每半年巡检1次,重要负荷变电站每季度巡检1次。
判定阈值不需要随电压等级调整,但是负荷率低于30%、环境温度超过40℃时,需按照本方案的要求对结果进行修正。
操作建议:每次巡检后更新缺陷台账,对于存在关注级缺陷的设备,缩短巡检周期至1个月/次,跟踪缺陷发展情况。
A:红外热像仪巡检的核心优势体现在三个方面:
一是非接触、不停电,不需要设备停电即可完成检测,不会影响正常供电,同时避免了接触式测温的触电风险;
二是全覆盖、效率高,可一次性检测设备的整个表面温度分布,快速发现局部温度异常,巡检效率是传统接触式测温的5倍以上;
三是可检测隐蔽缺陷,可检测到封闭设备内部的热缺陷,以及接触式测温无法触及的高空、高危点位的缺陷。
康高特阳明智能红外热像仪还具备行业主流的AI缺陷识别功能,可自动识别设备类型、定位异常温度点、给出初步的缺陷等级建议,可大幅降低人工判读的工作量,尤其适合大规模变电站的批量巡检场景。
A:不同判定方法的适用场景不同,出现结果不一致时按照优先级处理:
优先采用相对温差法的判定结果,其次采用同类比较法的结果,*后采用表面温度判断法的结果;若三种方法的结果差异较大,需检查检测过程是否符合要求,包括拍摄角度、环境条件、负荷状态等,排除干扰因素后复测;对于重大缺陷,需结合其他检测方法验证,例如疑似接触不良的缺陷可配合康高特白驹Pro 300A回路电阻测试仪检测回路电阻,疑似绝缘劣化的缺陷可配合局放检测,综合判断缺陷等级。
操作建议:严重等级的缺陷必须经过双人复核,同时调取设备的历史运行数据、历史巡检数据进行对比,确认缺陷的发展趋势,避免误判导致的停电损失。
A:新建变电站的点位台账编制需按照“同步设计、同步验收、同步投用”的原则开展:
第一步,在变电站设计阶段,按照本方案的点位要求,明确所有必测点位的位置,确保设备安装时预留足够的拍摄空间,避免出现遮挡;
第二步,在变电站验收阶段,对照点位台账逐点核对,确认所有点位均可正常拍摄,存在遮挡的要求整改,整改合格后方可投运;
第三步,在变电站投运后*巡检时,完善点位台账的图片、位置描述等信息,形成标准化的巡检台账。
操作建议:台账编制完成后不得随意变更,若设备改造导致点位变化,需及时更新台账,并告知所有巡检人员。
【1】 *电网有限公司. 输变电设备缺陷统计分析报告[R]. 2023.
【2】 南方电网有限责任公司. 电力运维事故溯源分析报告[R]. 2022.
【3】 *能源局. DL/T 664-2016 带电设备红外诊断应用规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2016.
【4】 中国电力科学研究院. 变电站带电检测技术应用指南[M]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【5】 *电网有限公司. Q/GDW 11399-2015 架空输电线路红外热像检测规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2015.
【6】 中国电力企业联合会. 电力设备红外诊断技术应用导则[M]. 北京: 中国电力出版社, 2020.
【7】 南方电网有限责任公司. Q/CSG 1206007-2017 电力设备带电检测技术规范[S]. 北京: 中国电力出版社, 2017.