紅外成像測溫技術在500kV變電站設備專業化巡視中的應用及典型案例分析

白旺

【摘 要】紅外測溫技術是依據被測物體熱輻射產生的熱量而對其進行迅速、高效、真實的溫度測量。非接觸式紅外測溫儀通過鏡頭接收被測物體輻射出的紅外線，并轉換成相應的電信號，然后經過專門信號處理系統放大后轉成視頻，在屏幕上顯示出與物體表面熱分布相應的熱圖像并推斷被測目標表面溫度的一種技術。紅外測溫技術具有無接觸、準確直觀、無需將設備停電，造成負荷損失等優點，在診斷電氣設備熱缺陷方面應用廣泛，發揮重要的作用。

【關鍵詞】變電運維;紅外測溫;應用分析

本文介紹了紅外測溫技術原理、判斷方法，總結了電力設備發熱的原因，并從日常維護工作中通過紅外測溫發現的電力設備熱缺陷案例中列舉三起典型案例進行詳細分析介紹，表明了通過紅外測溫可發現變壓器各部件，如套管、箱體螺栓、油路系統等存在的缺陷，通過及時跟蹤處理缺陷，可減少停電事故，保證電網安全穩定運行。

1 紅外測溫技術和原理簡介

所謂紅外線測溫技術，就是利用紅外線工作的基本原理對變電系統中的運行設備進行測溫。其得以實現的基本的技術原理是：物質由各種各樣的電子、分子、原子構成，這些微小的元素按照一定的形式排列，才構成了各種各樣的不同物質。而在物質內部，它們一直處于運動狀態，按照一定的規律不停的運動，并產生一定的能量，即熱輻射。紅外線測溫就是對這種現象進行觀測的一種手段，應用于變電系統，就是檢驗處于運行工況的電氣設備其產生的熱輻射是否處于正常水平。紅外測溫技術會將設備的熱輻射狀況，轉變為信號，來提示工作人員目前的運行狀態。

通過上文地闡述，我們發現紅外測溫技術與傳統的測溫儀有相同的工作原理，但是二者的區別還是非常明顯的，下面筆者將從以下幾個方面進行分析：首先，紅外測溫技術的使用過程中不會接觸到設備，所以也就無需停止設備運行，也就不會在檢測的同時給系統造成影響，方便了工作人員的檢測操作。另外，在測溫的過程中我們還可以在不給設備和系統斷電的情況下進行，這樣也就不會影響整個電力系統的正常供電，不會給人們的生產和生活造成影響。同時，這種操作方式也極大的增強了其使用的安全性，保障了電力工作人員的安全和系統運行的安全。

其次，紅外測溫技術的工作效率高，成像速度快，可以在掃描的同時得到準確的檢測效果，這也是該技術區別于傳統的測溫技術的一個最顯著的特點，即可以在電力系統的運行日益復雜和變電運行量增大的情況下，滿足設備的測溫運行的快速和準確的要求。

可以定性的反映設備是否存在故障問題，如有故障還能定量地反映故障的嚴重程度。而傳統的測溫技術所得到的測試的結果，并不能完全的顯示機械設備的故障的嚴重程度，只能顯示其存在異常的溫度狀況。

2 紅外測溫技術的判斷方法

2.1 相對溫差判斷法

對于因電流致熱型的設備，當設備導流部分熱態異常時要進行準確測溫獲取溫度數值，按相關公式δ=[（T1-T2÷（T1-T0）]×100%計算出相對的溫差值。公式中T1、T2、、T0分別指的是發熱點的溫度、正常相的溫度、環境參照體的溫度，只要將相關的數值帶入，即可得到一個準確的溫度差。

2.2 同類比較法

利用對應點溫升值的差異，可以判斷出同一型號的電壓致熱型設備的正常情況。電壓致熱型設備的缺陷可以用允許溫升或同類允許溫差的判斷依據確定。根據我國的變電系統的相關的技術和運行的規范中的相關規定，當同類溫度超過允許溫升值的30%時，應定為重大缺陷。當三相電壓不對稱時應考慮工作電壓的影響。所以，同類比較法也是一種較為可行的方法。

2.3 熱譜圖分析法

所謂的熱譜圖分析法就是說同類設備可以根據在正常狀態和異常狀態下的熱譜圖存在的差異來判斷設備是否正常。

3 紅外測溫技術在變電運行中的應用

3.1 提高設備巡視質量

基于變電站運行作用的重要性，在變電站有一項重要工作是每天必須進行的，就是設備巡視工作，巡視工作不僅可以有效及時的查處各種安全隱患，也可以隨時檢測各種設備的運行狀況是否正常。在巡視過程中一般利用目測、手摸和耳聽三種手段方來確定設備的運行情況。目測是這三種方法里最主要的一種，但是目測法存在著很大的局限性，對于有些發展性的缺陷很難準確發現。比如一些設備在運行過程中很容易發熱，剛開始發熱時我們很難發現，要等到設備發熱到一定的程度后才會被發現，這給運行設備造成了不同程度的損壞，給發現、處理設備缺陷造成了一定地延誤。隨著注油設備的減少，設備滲漏油的現象相對減少，但是設備異常發熱的問題仍然比較嚴重，在設備缺陷中占了一半以上。示溫蠟片檢測設備的發熱缺陷，但有時對已存在的故障卻發現不了，有時還會誤判是出線接頭發熱，導致開關本體內的故障無法得有及時有效地處理。而耳聽和手摸方法對于一些不適合接觸的設備是比較不好采用的，因為設備的運行的復雜性，導致了設備在運行的過程中存在一定的危險，所以一般情況下，不建議采用手摸的方式對其進行檢測。

3.2 隔離開關刀口發熱的檢測

隔離開關刀口發熱的主要原因是由于隔離開關長時間地裸露在空氣中，經過一段時間后連接件表面容易被氧化，然后形成氧化膜，最后使得表面電阻和接觸電阻增加而發熱，因為氧化膜使得電流在通過的時候無法正常的流通，導致了部分的電阻的堆積，從而導致該部位的溫度上升;根據變電系統的運行的需要，導致了隔離開關被操作的次數非常多，又加上長期受到機械應力的作用，合閘不到位，使得刀口接觸面壓力不均衡，造成接觸電阻增大，也就增加了其表面的溫度;另外，在初期的安裝或檢修時沒有按照要求進行也會造成合閘不到位，這也是發熱的原因之一，有了紅外測溫技術的幫忙就能很好的解決這一問題，我們就可以在隔離開關的刀口的安裝之初，就對其進行溫度檢測，以免日后無察覺的情況下的持續發熱所導致的安全事故的發生。

3.3 線夾發熱的檢測

所謂線夾發熱，就是變電系統的線路中，導線的接觸部位發熱，導線長時間地裸露運行是導致線夾發熱的主要原因，彈簧墊片氧化后使得線夾松動，連接不良，不僅不利于電路的調整和操作，也存在一定的安全隱患。接觸電阻增大導致發熱，同樣在安裝和檢修過程中有漏裝或者安裝彈簧墊片不符合要求也會造成線夾松動。而紅外測溫技術會有效的解決這一問題，即在檢測的過程中會通過該處的熱輻射的異常而提醒相關工作人員該處的接觸存在問題。

以上是紅外測溫技術在變電檢測中的應用的幾個方面，通過分析我們可以看出，相對于傳統的測溫技術，該技術的優勢還是十分明顯的，是可以滿足于現代化變電系統的測溫要求。

4 結語

總之，紅外測溫技術在電力設備的運行和維護中起著重要的作用。通過它可以發現肉眼看不見的各種類型的電氣設備故障，有助于準確地找到故障點，減少電氣設備因突發性故障而造成大面積停電事故，保證了電力系統的安全穩定運行。

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（作者單位：國網山西省電力公司檢修分公司）