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摘要：在配网金属环网柜的检测中，由于红外线不能有效地穿过金属壳体及有关玻璃，导致了热像仪不能应用于带电的金属环网柜检测。文章开发了一款既能有效穿透红外线，又有较高经济性的新型红外观察窗，其能够通过人工观察、红外测温、局放检测等手段及早发现环网柜内部的缺陷，避免故障发生。
关键词：金属环网柜；长波红外观察窗；人工观察；红外测温；局放检测；配网电力检测 文献标识码：A
中图分类号：TM59 文章编号：1009-2374（2016）32-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.007
随着近几年红外热成像仪在配网电力检测的普及，通过热成像仪测量温度来发现设备缺陷，已经成为提早发现设备缺陷行之有效的手段之一。但是现有的密封式环网柜为金属全密封结构，当柜内电缆头存在局部放电或者凝露等缺陷时，由于金属环网柜的屏蔽作用，难以通过现有的技术手段发现缺陷，导致缺陷的进一步发展最终导致故障。由于供电可靠性的要求日益提高，在线监测即将成为发现设备缺陷的重要手段，在不停电的前提下发现全封闭环网柜的温度过高、局部放电等缺陷成为未来发展方向。
1 红外窗口的基本材料及选取
光学性能是红外光学材料最重要的基本性能。要使得红外窗口的透过率90%以上，同时还需要具有一定的物理及化学性能，在传统的应用当中，传统的材料以锗为主，其折射率最高且易加工成透镜，在8～14μm波段具有良好的透过率（镀膜后可达95%以上）；锗耐腐蚀，不易潮解，机械性能好。但是由于锗单晶全球的产量低，导致其价格高昂，难以实现在环网柜上进行大面积推广应用。
针对实际的应用需求，选用长波红外玻璃材料作为红外观察窗的基本材料，而表1中是几种长波红外玻璃材料，主要分为硫系玻璃、卤系玻璃和硫卤系玻璃等。所以硫系玻璃具有很好的性能，而且镀膜后，其红外透过率可以高于90%。
选择长波红外玻璃，其主要检测低温、常温，在电力行业，长波基本上满足现有电力设备的故障检测，简单、快速、全面、准确地解决了开关柜内检测难的问题，实现开关柜的在线实时检测。在12.5μm时，窗口红外线透过率为92%。
常见的红外观察窗口规格大小有四种，一般情况下，规格越大的红外窗口，产品应用成本越高，四种红外窗口规格以80A型号最为常用，本次也选用80A型号进行红外窗口的研发。
2 现有10kV环网柜存在的问题及红外窗口介绍
2.1 现有10kV环网柜的基本特点及常见故障类型
由于10kV环网柜结构紧凑，可以满足不同电力分配的节点要求。主要有以下三个特点：（1）内部组件紧凑，占地面积小，可以促进土地资源利用效率的提高；（2）采用全密闭设计，不受各种天气影响，适合于各种无人值守或野外环境，安全性高；（3）环网柜一体化设计，现场安装工程量小，后期运维、修理等工作量也较低。但是在目前环网柜的使用中，国内的10kV环网柜主要是使用的三芯电缆，但是由于三芯电缆的安装和维护难度都非常高，所以各类安装和连接问题在实际的运行过程中也时有发生。由于在安装过程中，三芯电缆主要依靠外部护套固定，其内部没有牢固的固定方式，所以极易发生连接故障。
2.2 红外窗口的设计及优点
除提高环网柜本身的安装工艺外，如果能有效地改善对于环网柜内电缆芯安装不良或老化等因素造成的发热现象，提前发现缺陷，将大幅度降低跳闸等意外故障发生的几率。
通过红外窗口的研制，可以有效地利用现有的红外热成像仪进行测温。
红外窗口由结构图1中红外可透玻璃晶体（1）、镶接法兰紧固件螺杆部分（2）、可转动角度晶体镶接件（3）、镶接法兰紧固件螺母部分（4）、外保护盖板（5）、内保护盖板（6）、联动螺杆螺母（7）组成。
本红外窗口适用于环网柜的安装，通过镶接法兰紧固件螺杆部分、可转动角度晶体镶接件镶接法兰紧固件螺母部分、可转动角度晶体镶接件将可透红外晶体固定，在打开外保护盖板时，内保护盖板一起打开，通过红外、紫外或可见光对环网柜面板内的电缆接头、运行环境进行观察、在线测量。
在转动联动螺杆时，可以转动晶体的角度，实现不同角度的观察与测量，外保护盖板与内保护盖板联动为观察、测量、外力破坏、内燃弧破坏提供了安全保障。内保护盖板还起到了避免环网柜内的潮气在晶体的表面上形成凝露或粉尘等在柜内晶体内表面形成污秽影响观察及测量效果。
3 实际的应用
3.1 红外窗口的优点和效果
（1）在满足环网柜安全性及密封性的前提下，通过本红外窗口可以实施在带电情况下进行红外测温、热成像、裸眼观察等配电运维作业，通过安装在运行的环网柜上，现场检测良好，如图2所示；（2）发生内燃弧时，应用保护盖板会对观察窗的晶体产生破坏，甚至有可能损坏晶体；（3）具有多角度观察与测量功能，在转动联动螺杆时，可以转动晶体的角度，实现不同角度的观察与测量；（4）具有机械强度高、密封性能好、安全性好、安装便捷、实用性强等特点。
3.2 温度校正
因此次采用的晶体是硫系玻璃，透过率为90%，在实际应用中还需要考虑观察角度。一般情况下，红外显示采取的温度×1.1进行校正。
3.3 观测方法介绍
通过红外观察窗进行观察时，最常采用的方法中，首先是对比法，因在运行环境一致的情况下，环网柜的三个接线柱的温度偏差可以很容易发现潜在的缺陷；其次是温差法，当观察的附件温度与环境温度超过60℃时，也可以认定该电缆附件或接线柱已经有
缺陷。
4 结语
配网金属环网柜的红外窗口检测是目前较为有效的手段，它直观、有效、方便，当然在观察过程中，也要着重考虑安全问题，但在观察时，观察的角度得当，观察人员穿着防弧服，在观察时确保环网柜的运行状态不改变，安全风险还是可以承受的，通过在配网环网柜安装红外观察窗是一种提高环网柜及电缆附件运维有效的方法。
参考文献
[1] 中国人民共和国国家发展和改革委员会.带电设备红外诊断应用规范（DL/T664-2008）[S].2008.
[2] 赵文胜.厂用高压开关柜观察窗的改进[J].山东工业技术，2015，（15）.
（责任编辑：黄银芳）
关键词：金属环网柜；长波红外观察窗；人工观察；红外测温；局放检测；配网电力检测 文献标识码：A
中图分类号：TM59 文章编号：1009-2374（2016）32-0015-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.32.007
随着近几年红外热成像仪在配网电力检测的普及，通过热成像仪测量温度来发现设备缺陷，已经成为提早发现设备缺陷行之有效的手段之一。但是现有的密封式环网柜为金属全密封结构，当柜内电缆头存在局部放电或者凝露等缺陷时，由于金属环网柜的屏蔽作用，难以通过现有的技术手段发现缺陷，导致缺陷的进一步发展最终导致故障。由于供电可靠性的要求日益提高，在线监测即将成为发现设备缺陷的重要手段，在不停电的前提下发现全封闭环网柜的温度过高、局部放电等缺陷成为未来发展方向。
1 红外窗口的基本材料及选取
光学性能是红外光学材料最重要的基本性能。要使得红外窗口的透过率90%以上，同时还需要具有一定的物理及化学性能，在传统的应用当中，传统的材料以锗为主，其折射率最高且易加工成透镜，在8～14μm波段具有良好的透过率（镀膜后可达95%以上）；锗耐腐蚀，不易潮解，机械性能好。但是由于锗单晶全球的产量低，导致其价格高昂，难以实现在环网柜上进行大面积推广应用。
针对实际的应用需求，选用长波红外玻璃材料作为红外观察窗的基本材料，而表1中是几种长波红外玻璃材料，主要分为硫系玻璃、卤系玻璃和硫卤系玻璃等。所以硫系玻璃具有很好的性能，而且镀膜后，其红外透过率可以高于90%。
选择长波红外玻璃，其主要检测低温、常温，在电力行业，长波基本上满足现有电力设备的故障检测，简单、快速、全面、准确地解决了开关柜内检测难的问题，实现开关柜的在线实时检测。在12.5μm时，窗口红外线透过率为92%。
常见的红外观察窗口规格大小有四种，一般情况下，规格越大的红外窗口，产品应用成本越高，四种红外窗口规格以80A型号最为常用，本次也选用80A型号进行红外窗口的研发。
2 现有10kV环网柜存在的问题及红外窗口介绍
2.1 现有10kV环网柜的基本特点及常见故障类型
由于10kV环网柜结构紧凑，可以满足不同电力分配的节点要求。主要有以下三个特点：（1）内部组件紧凑，占地面积小，可以促进土地资源利用效率的提高；（2）采用全密闭设计，不受各种天气影响，适合于各种无人值守或野外环境，安全性高；（3）环网柜一体化设计，现场安装工程量小，后期运维、修理等工作量也较低。但是在目前环网柜的使用中，国内的10kV环网柜主要是使用的三芯电缆，但是由于三芯电缆的安装和维护难度都非常高，所以各类安装和连接问题在实际的运行过程中也时有发生。由于在安装过程中，三芯电缆主要依靠外部护套固定，其内部没有牢固的固定方式，所以极易发生连接故障。
2.2 红外窗口的设计及优点
除提高环网柜本身的安装工艺外，如果能有效地改善对于环网柜内电缆芯安装不良或老化等因素造成的发热现象，提前发现缺陷，将大幅度降低跳闸等意外故障发生的几率。
通过红外窗口的研制，可以有效地利用现有的红外热成像仪进行测温。
红外窗口由结构图1中红外可透玻璃晶体（1）、镶接法兰紧固件螺杆部分（2）、可转动角度晶体镶接件（3）、镶接法兰紧固件螺母部分（4）、外保护盖板（5）、内保护盖板（6）、联动螺杆螺母（7）组成。
本红外窗口适用于环网柜的安装，通过镶接法兰紧固件螺杆部分、可转动角度晶体镶接件镶接法兰紧固件螺母部分、可转动角度晶体镶接件将可透红外晶体固定，在打开外保护盖板时，内保护盖板一起打开，通过红外、紫外或可见光对环网柜面板内的电缆接头、运行环境进行观察、在线测量。
在转动联动螺杆时，可以转动晶体的角度，实现不同角度的观察与测量，外保护盖板与内保护盖板联动为观察、测量、外力破坏、内燃弧破坏提供了安全保障。内保护盖板还起到了避免环网柜内的潮气在晶体的表面上形成凝露或粉尘等在柜内晶体内表面形成污秽影响观察及测量效果。
3 实际的应用
3.1 红外窗口的优点和效果
（1）在满足环网柜安全性及密封性的前提下，通过本红外窗口可以实施在带电情况下进行红外测温、热成像、裸眼观察等配电运维作业，通过安装在运行的环网柜上，现场检测良好，如图2所示；（2）发生内燃弧时，应用保护盖板会对观察窗的晶体产生破坏，甚至有可能损坏晶体；（3）具有多角度观察与测量功能，在转动联动螺杆时，可以转动晶体的角度，实现不同角度的观察与测量；（4）具有机械强度高、密封性能好、安全性好、安装便捷、实用性强等特点。
3.2 温度校正
因此次采用的晶体是硫系玻璃，透过率为90%，在实际应用中还需要考虑观察角度。一般情况下，红外显示采取的温度×1.1进行校正。
3.3 观测方法介绍
通过红外观察窗进行观察时，最常采用的方法中，首先是对比法，因在运行环境一致的情况下，环网柜的三个接线柱的温度偏差可以很容易发现潜在的缺陷；其次是温差法，当观察的附件温度与环境温度超过60℃时，也可以认定该电缆附件或接线柱已经有
缺陷。
4 结语
配网金属环网柜的红外窗口检测是目前较为有效的手段，它直观、有效、方便，当然在观察过程中，也要着重考虑安全问题，但在观察时，观察的角度得当，观察人员穿着防弧服，在观察时确保环网柜的运行状态不改变，安全风险还是可以承受的，通过在配网环网柜安装红外观察窗是一种提高环网柜及电缆附件运维有效的方法。
参考文献
[1] 中国人民共和国国家发展和改革委员会.带电设备红外诊断应用规范（DL/T664-2008）[S].2008.
[2] 赵文胜.厂用高压开关柜观察窗的改进[J].山东工业技术，2015，（15）.
（责任编辑：黄银芳）