红外测温技术条件下的变电设备缺陷诊断研究

摘要：我国国民用电需求快速增长，因此必须保证变电设备的稳定运行。变电设备故障会影响整个供电系统，必须及时准确地诊断出变电设备的热缺陷，保证设备的安全稳定运行。文章对红外测温技术条件下的变电设备缺陷进行了研究，从红外测温技术原理、对检测环境的要求、变电设备缺陷的类型和特征、红外检测的方法等方面展开了分析。

关键词：红外测温技术；变电设备；缺陷诊断；设备故障；供电系统；热缺陷 文献标识码：A

中图分类号：TM507 文章编号：1009-2374（2015）31-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.072

变电设备最基本的要求是供电的稳定性和连续性，这样才能满足人们对电力的需求，因此必须定期对变电设备进行状态检修。红外检测技术具有效率高、安全性高、准确度高、图像直观、不受电磁干扰等特点，如今已在变电设备检修中得到广泛应用，成为其状态检测的重要方法。变电设备在线检测与故障判断技术能够很大程度地降低设备的维修成本，提高工作效率和经济效益。

1 电力设备缺陷红外诊断的基本原理

1.1 红外测温技术原理

红外测温技术是在辐射测温原理的基础上，通过非接触的方式对温度进行测量。其具有响应速度快、导热性能好、准确度高等优势，它是以红外辐射理论的三大定律为基础的。红外线在日常环境中广泛存在着，大多数物体自身的分子和原子都在进行无规则的运动，并辐射出热红外能量，且辐射红外线的强度随物体温度的增加而增加。红外探测器能够将物体所辐射出的红外信号转变为电信号，再通过输出的成像信号就能够模拟出物体表面温度的分布情况。红外测温系统主要是由光电探测器、光学系统、信号放大器、信号处理器以及显示输出系统组成。

1.2 红外测温技术对检测环境的要求

1.2.1 环境温度。被检测设备和环境温度应不低于5℃，若温度过低，则会影响检测的准确性。

1.2.2 空气湿度。空气湿度不得高于85%，否则同样会影响到测试的效果。因此，检测工作也尽量在春、秋等干燥的季节进行。

1.2.3 天气状况。采用红外测温技术进行设备诊断时，应该尽量选择天气状况良好的时候，避免雨雪、大雾、大风等天气。

1.2.4 光线条件。光线对检测的结果具有很大的影响，因为红外测温技术是通过接收物体的辐射波进行检测的。光线越弱，对检测越有利。因此，一般选择夜间或者阴天时候进行；而若是在室内检测的话，则应该将灯关闭，减少光线的影响。

1.3 变电设备缺陷的类型和特征

1.3.1 外部发热缺陷：主要体现在设备裸露部分导致的热故障，如裸露接头的热故障，当设备局部的温度过高时，则该部分辐射的红外线也随之增强，通过探测仪就能迅速捕捉到这部分散发的辐射能，并在显示屏上显示出热场图，那么就可以根据热场图来判断设备故障的位置。外部发热缺陷产生的原因主要有：螺栓未压紧，连接不好；接触面长期被腐蚀和氧化；设备的材质质量不过关；电流不稳定等。

1.3.2 内部发热缺陷：设备的内部缺陷与热效应有关，当固体、液体或气体被封闭在设备的内部时，将会产生热导作用，其发热时间较长，其产生的红外线强度也较高，因此通过红外成像技术能够检测设备的温度及其辐射出的红外线，从而对故障进行确认和检修。内部发热缺陷产生的原因主要有：内部导电部分接触不良；电阻过大；设备内部受潮；材料老化；电压差异较大；设备内部润滑度不够等。

2 红外诊断的方法

为了提高检测的准确性，我们必须学会对设备诊断综合分析的方法。应该根据天气条件、环境温度、电流大小以及发热部位，采取合适的推导方式并进行综合分析判断。目前，我们主要采用的分析判别方法有以

下五种：

2.1 表面温度判别法

由设备的表面温度值来确定设备缺陷的性质。若表面温度超过一定标准，则可根据温度超标的程度、设备负荷率的大小、设备承受机械应力的大小等来确定设备缺陷。其优点在于有严格的参照体系，对缺陷的定义比较明确。但缺点是环境参照体与正常相的选择对检测的结果有很大的影响。

2.2 同类比较法

它是指同时比较同型设备同一回路的三相，比较其运行状况、环境温度以及热干扰相，也称为相间比较或者横向比较。通常情况下，我们可以比较同类设备的对应部位温度值，从而判断出设备是否存在故障。如：在对变压器进行故障诊断时，可将三相相同部位进行温升来横向比较判断，它能很容易地判别各种设备的内部及外部热故障。其优点在于能够方便且准确地判断出变电设备是否正常，缺点是受参照物选择的约束性比较大。

2.3 同相或纵向比较判别法

所谓纵向比较法是指将红外测温在不同时间段所测得的数据进行比较分析的方法。在进行比较时，应考虑温度的变化，将前后的数据进行一定的换算，才能找到缺陷的准确起因。它适用于两种缺陷的存在。此外，前后不同运行负荷对检测结果也有影响，应该将此因素充分考虑进去再进行比较和判断。其优点在于能够准确地对故障进行定位，缺点同样是受制于参照物的选择。

2.4 档案分析判断法

档案分析判断法是指把变电设备红外的所有数据进行整合并建立技术档案，检测到的红外数据和档案数据进行比较的方法。它常常被用于结构复杂的设备检测。在应用此种判断方法时，我们可以对比档案中的数据，掌握设备发热变化情况。其优点是能够发现设备早期故障，缺点在于需要积累大量的图片资料。

2.5 特征图谱判别法

通过对同一设备不同时期的图谱进行分析比较，能够了解设备故障经历的一系列变化，早早地发现故障。变压器在正常运行的情况下，其各部位的表面热分布及温升都在正常范围之内，而当变压器发生故障时，故障点所产生的热量将通过传导作用影响到整个变压器表面的热分布及温升变化。由此，我们可以通过对比设备的特征红外图谱来判定设备是否存在缺陷。其优点在于能够方便地进行检测定性分析，缺点在于需要建立红外成像的图谱档案。

3 结语

红外测温技术是一种高效的测温手段，在变电设备缺陷诊断中具有不可或缺的地位。但是在实际的应用中，还必须综合考虑各种环境因素，才能得到更加准确的检测结果。目前，红外测温技术在电力行业中应用广泛，虽然已取得了一定的技术及经济效益，但仍具有很大的发展空间，相信随着技术的不断成熟，红外测温技术将在安全生产中发挥更大的作用。

参考文献

[1] 林晋.基于红外测温技术的设备缺陷诊断方法研究

[D].华北电力大学，2010.

[2] 闻玉凤，李艳林，李岭.红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用[J].中国新技术新产品，2011，（5）.

作者简介：刘佳（1989-），男，辽宁人，深圳供电局有限公司变电管理一所助理工程师，研究方向：电气工程。

（责任编辑：蒋建华）endprint