红外测温技术的应用浅析

黄成功

摘要：本文对变电运行人员提出了加强红外测温培训的建议，并预测了红外测温技术的应用在将来电网大发展中的重要地位。

关键词：红外测温

Abstract: based on the substation running researchers suggest strengthening infrared measuring WenPeiXun advice, and forecast the infrared temperature measurement technology application in the future of development the important position of power grid.

Keywords: infrared measuring temperature

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

0引言

伴随着电力系统的快速发展，红外测温技术在变电运行中的应用也随之越来越广泛，特别是在220kV变电站，一些高压设备隐蔽或发展中的缺陷无法直接发现，但可通过红外测温技术及时发现、准确的处理。

笔者将这一技术引入了到220kV的运行维护中的，通过不间断地送出培训技术人员，和结合我市电网的负荷特点建立图谱分析系统，使这项新技术在公司迅速转化为生产力。在新设备启动、特殊运行方式下巡视、高温高负荷下测量、及配电设备控制电缆的测温中得到充分的利用。

1红外测温原理及其构成

红外测温属于非接触测温的一种方法，测温元件不需与被测介质接触，通过热辐射原理来测量温度。当处于某一背景的被测物体辐射的能量通过大气媒介传输到红外测温仪上时，它内部的光学系统将目标辐射的能量会聚到探测器(传感器)，并转换成电信号，再通过放大电路、补偿电路及线性处理后，在显示终端显示被测物体的温度。主要由光学系统探测器、信号处理电路及显示终端等组成。核心是红外探测器，它把入射辐射能变换成可测量的电信号。根据探测器的特性可分为热探测器和光探测器两类。

2事故现象及处理经过

在引入此项技术当年迎峰度夏其间，某一220kV变电站是该地区电网的唯一一个电源点。其1号主变当时带六个110kV变电站运行，额定功率为36万千瓦的变压器长时间输出有功功率达30万千瓦，接近满负荷运行。

220kV变一号主变一次系统如图一所示：

图1一号主变一次系统

7月12日，运行人员进行例行红外测温工作。巡视到110KV区间时，发现一号主变4801开关流变A相铜铝接头处温度达到144℃，明显高于B、C两相，(当时1号主变输出功率10万千瓦)通过同组比较法判断该流变A相运行异常，有温升过高并烧断接头，继而发生短路故障的可能。

(根据《国家电网公司电气设备4+1管理规范(隔离开关部分)》要求，铜铝接头运行温度不允许超过105℃)。

红外测温———超温CT如下图所示：

●初次测温时图片(图片A)：流变本体温度23.8℃，接头处130℃。

●二次测温时图片(图片B)：流变本体温度74.7℃，接头处144℃。

图片A

图片B

图2红外测温超温CT图

（比较两图，在2分11秒内，流变温度升高14℃，并大大超过其允许值）

综合分析以上现象，判断为1号主变4801开关流变A相故障，在短短半小时内，启动该地区电网备用容量10万千瓦，拉停和转移负荷10万千瓦。停电检查发现1号主变4801开关A相流变夹片裂纹，定性为Ⅰ类缺陷，并报检修公司进行抢修处理，更换流变夹片。通过修试、调度、运行等各部门的配合，消除缺陷，1号主变4801开关暨1号主变正常投入运行。

3效果分析

这次1号主变4801开关A相流变危急缺陷的及时发现，不仅保证了该地区电网的正常供电，保证了国民经济的稳定运行，同时也避免了因为4801开关流变接头过热、引发的短路(相当于变压器出口短路)导致1号主变主保护动作主变三侧开关跳闸造成以下的危害的发生：

(1)避免短路电流产生的电动力对变压器线圈和铁芯的破坏，避免了有可能造成绕组变形。

(2)防止因1号主变跳闸，甩10万千瓦有功负荷，造成的对当地电网静稳定的破坏。

(3)避免了因1号主变三侧跳闸，变压器35kV母线上三组低压无功补偿装置同时退出运行，造成对该变电所母线过电压运行。

此次1号主变4801开关流变危急缺陷及时发现，运行值班人员不仅积累了利用红外测温技术探伤的经验，也使得这项技术在各项日常运行维护工作中得到广泛的运用。

4进行红外测温应注意问题

由于红外测温拥有的快捷、轻便、安全等优点,使得红外测温技术在各个领域的使用越来越普及。但是不正确的测温方法,可对被测物体的实际温度带来很大的误差。那么,在实际使用红外测温仪进行测温时,应注意以下一些问题:

(1)測温环境的要求

一般检测的环境条件要求：被检设备是带电运行设备，环境温度一般不宜低于5℃、空气湿度不大于85%。不应在有雷、雨、雾、雪的情况下进行检测，风速不大于5m/s。气候为阴天、多云为宜、晴天要避开阳光直接照射或反射入镜，无雾。在室内检测应避开灯光直射，最好闭灯检测。检测电流致热的设备，最好在设备负荷高峰时进行，一般不低于额定负荷的30%。

精确检测的环境条件要求：风速一般不大于0.5m/s。设备通电时间不小于6小时，最好在24小时以上。检测时间为晴天日落后2小时。被检测设备周围应具有均衡的背景辐射，测温时要避开临近的热辐射源的干扰。

(2)测温角度选择

测温角度对红外温度非常重要。在对电气设备进行红外测温时，应尽量使红外热像仪的光轴垂直于被测设备，与被测设备的法线角不宜大于45度。测温时应移开视线中的封闭遮挡物如玻璃窗、门或盖板。天气较为寒冷时，设备表面有可能覆着薄冰，由于冰面光滑，反射率大，故对监测数据的准确性有很大的影响，所以尽量选择气温较高的时段检测，并且选择适当的检测角度。

(3)仪器使用方法

红外热像仪在开机后，需要在图像稳定后才能进行测温。并且要检查温度设定与辐射系数设定是否符合现场条件。测温时扫描不能过快，不然对于异常部位不易发现。

一般检测时，距离、发射率、焦距等参数不必检测每个设备时都作相应调整，可固定一个值测量；发现异常后再对具体设备输入精确的参数进行精确测量；此种检测方法简便，检测时间较短。对于电流型致热设备如：导线线夹、变压器接头、电流互感器、电抗器、断路器、隔离开关等设备，致热原因一般为接触不良，造成接触电阻增大，大电流通过后，温度大幅上升。检测时可采用自动温差，去除背景噪声，焦距调准（可采用自动对焦），一般很容易检测到异常发热点。

但对于电压型至热设备，如：电压互感器、避雷器、瓷瓶、绝缘子等设备，则需要采用精确检测方法；因为此类设备正常温差一般在0－1℃左右，有异常时，故障点温差一般为2-3℃，发热原因普遍为受潮、破损或有杂质，引起绝缘水平降低，表现为轻微发热。所以需耐心地手动调节焦距、温差值和电平值，在图像清晰的基础上，温差尽可能地调小，才能发现发热点。

(4)设备辐射率选择

正确选择被测物体的辐射率（可参考下列数值选取：瓷套类选0.92，带漆部位金属类选0.94，金属导线及金属连接选0.9）。

(5)明确测温基点

完成全站测温基点表，以使所有设备有一个统一明确的测温基点，并作上标记，使以后的复测仍在该位置，有互比性，提高作业效率。

5结束语

从以上应用可以看出红外测温技术在变电运行中的重要性，它可以及时的发现设备存在的缺陷问题，给运行人员的工作带来了很大的方便。防止由于设备缺陷不能及时被发现，而引发不必要的事故乃至威胁运行人员和设备安全的情形出现。与此同时也对我们运行人员提出了更高的要求，除了要掌握红外测温技术还要掌握对红外测温图谱的各种分析方法，并且能从中准确的判断出设备的缺陷所在这就需要我们工作中不断地研究科学的判断能力和对运行工作经验进行科学的总结。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。