淺談變電站紅外熱成像儀測溫應用

摘 要：傳統條件下，變電站設備無法進行直接測溫，不能及時發現設備過熱缺陷。使用紅外熱成像儀可以克服上述缺點，為設備安全運行提供了很好的保障。本文將簡述紅外熱成像儀的工作原理以及在變電站中應用時應注意的問題和使用技巧。

關鍵詞：紅外熱成像儀；測溫；變電站設備

引言

變電站作為電力系統的關鍵環節，對電網的安全運行起著非常重要的作用。特別在電網大負荷、特殊運行方式等情況下，在對設備的巡檢中，使用紅外測溫能及時發現設備熱異常缺陷，把故障消滅在萌芽狀態。

1 紅外熱成像儀的工作原理及特點

我們周圍的物體，只有在溫度高達1000℃以上才能發出可見光，而溫度在絕對零度（-273.15℃）的物質都可以產生紅外線，由此可見紅外線是自然界中普遍存在的輻射。紅外線是一種電磁波，在太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm，所以人眼是無法看到的。紅外熱成像儀具有測溫迅速、穩定、可靠、分辨率高、直觀、不受電磁干擾等優點，通過光電轉換、信號處理等手段將目標物體的溫度分布熱圖像轉換成視頻圖像。在視頻圖像中，最亮的部分就是物體溫度最高的部分，通過相關分析我們可以找出異常發熱點，起到對設備的監測和維護作用。

2 紅外測溫技術的應用與效果

眾所周知，任何事故都不是突發的，都有一個或多或少地變化過程。電氣元件也一樣，隨著運行年齡的增長，逐年飽受外界大氣腐蝕，內部材料老化，人員操作磨損等因素，造成接觸電阻增加，致使元件溫度升高。以下為我站的紅外熱成像儀的一些應用：

2.1 變壓器。高、中、低壓套管及接頭；箱體、散熱器和導管。變壓器油枕，可以觀察油枕中的油位是否正常（如圖1）。

2.2 高壓電抗器整體。其外部部件與主變壓器相似，類似與主變的檢測，圖2為散熱器異常的圖片。

2.3 避雷器元件。最常見的是內部進水受潮。

2.4 電容器。是否因介質損耗增大、內部放電和缺油發熱等。

2.5 斷路器。接觸不良引起的導流體過熱、絕緣瓷套內部受潮等。

2.6 絕緣子串。瓷質裂紋、污積、低值和零值造成絕緣子串出現的故障。

2.7 互感器。絕緣故障、鐵心故障、內連接故障和缺油。

2.8 電力電纜和導線。接頭接觸不良、局部絕緣故障、電纜出線套管故障等。

2.9 隔離開關。瓷柱表面污積、瓷柱裂縫、絕緣劣化和接觸不良。

2.10 二次端子箱內接線排。接頭、端子螺栓是否擰緊引起發熱。

2.11 設備箱內的加熱器。檢測加熱器是否正常工作的簡便方法。如圖3

紅外熱成像儀用處很多，可以非常方便運行人員在巡視設備中發現各種缺陷。以上種種優點，使得紅外熱成像儀在保供電、重大節假日、迎峰度夏、迎峰度冬期間對保證安全可靠供電起到了非常積極的作用。

3 紅外熱成像儀的使用技巧及注意事項

紅外熱成像儀內部結構精密，且采用的紅外線探測器非常靈敏。如使用不當，會令檢測溫度出現誤差，嚴重時會損壞成像儀。以FILR-T330為例，列舉使用中的技巧和注意事項。

3.1 外界環境影響

一般在傍晚或夜間進行，溫度不宜低于5°，空氣濕度不能大于85%，不宜在雨、霧、雪天氣下和風速高于0.5m/s環境下進行，站內一次設備的檢測距離一般是8-15米。

3.2 焦距與距離的影響

根據被測設備的遠近，我們要調節至相應的焦距（使圖像畫面清晰即可）。對于溫度異常部件，在保證檢測角度良好和安全的情況下，應使檢測距離盡量地小，有利于提高檢測數據的精確度。

3.3 輻射率的設定

輻射率是某物體的單位面積輻射的熱量和黑體在相同溫度、相同條件下的輻射熱量之比。在一般測溫中，輻射率的設定很容易被忽略，不同物體由于構成材料的不同，其輻射率也不一樣，所以隨著被檢測設備的改變，輻射率也要進行重新設定。常見材料的輻射率如表1所示。

3.4 注意事項

3.4.1 只能測量物體表面溫度，不能測量內部溫度。

3.4.2 最好不用于光亮的金屬表面的測溫，不透過玻璃測物體溫度。

3.4.3 不能對著高能量源，如太陽光等。

4 熱圖譜分析的一些方法

4.1 表面溫度判斷法：根據測得設備表面溫度值，對照《帶電設備紅外診斷技術應用導則》及設備相關規定，凡溫度（或溫升）超過標準者，可根據設備溫度超標的程度、設備負荷率的大小、設備的重要性來確定設備缺陷的性質。

4.2 同類比較法：在同一電氣回路中，當三相電流對稱和設備相同時，比較三相電流致熱型設備對應部分的溫升，可判斷設備是否正常。當三相負荷電流不對稱時，應考慮負荷電流的影響。對于型號相同的電壓致熱型設備，可根據其對應點溫升值的差異來判斷設備是否正常。電壓致熱型設備的缺陷宜用允許溫升或同類允許溫差的判斷依據確定。

4.3 熱譜圖分析法：根據同類設備在正常狀態和異常狀態下的熱譜圖的差異來判斷設備是否正常。

4.4 檔案分析法：分析同一設備在不同時期的檢測數據（如溫升、相對溫差和熱譜圖），找出設備參數的變化趨勢和變化速率，以判斷設備是否正常。

5 結語

紅外熱成像技術推廣應用后，極大地提高了對熱異常設備的檢測度，減少了設備故障率。為設備健康運行提供了有利保障。

參考文獻

[1]譚湛.紅外成像測溫技術在變電站設備中的應用.

作者簡介：王鵬（1983-），男，山西晉城人，變電運行助理工程師，主要從事500kV變電運行工作。