红外成像测温技术在500kV变电站设备专业化巡视中的应用及典型案例分析

白旺

【摘 要】红外测温技术是依据被测物体热辐射产生的热量而对其进行迅速、高效、真实的温度测量。非接触式红外测温仪通过镜头接收被测物体辐射出的红外线，并转换成相应的电信号，然后经过专门信号处理系统放大后转成视频，在屏幕上显示出与物体表面热分布相应的热图像并推断被测目标表面温度的一种技术。红外测温技术具有无接触、准确直观、无需将设备停电，造成负荷损失等优点，在诊断电气设备热缺陷方面应用广泛，发挥重要的作用。

【关键词】变电运维;红外测温;应用分析

本文介绍了红外测温技术原理、判断方法，总结了电力设备发热的原因，并从日常维护工作中通过红外测温发现的电力设备热缺陷案例中列举三起典型案例进行详细分析介绍，表明了通过红外测温可发现变压器各部件，如套管、箱体螺栓、油路系统等存在的缺陷，通过及时跟踪处理缺陷，可减少停电事故，保证电网安全稳定运行。

1 红外测温技术和原理简介

所谓红外线测温技术，就是利用红外线工作的基本原理对变电系统中的运行设备进行测温。其得以实现的基本的技术原理是：物质由各种各样的电子、分子、原子构成，这些微小的元素按照一定的形式排列，才构成了各种各样的不同物质。而在物质内部，它们一直处于运动状态，按照一定的规律不停的运动，并产生一定的能量，即热辐射。红外线测温就是对这种现象进行观测的一种手段，应用于变电系统，就是检验处于运行工况的电气设备其产生的热辐射是否处于正常水平。红外测温技术会将设备的热辐射状况，转变为信号，来提示工作人员目前的运行状态。

通过上文地阐述，我们发现红外测温技术与传统的测温仪有相同的工作原理，但是二者的区别还是非常明显的，下面笔者将从以下几个方面进行分析：首先，红外测温技术的使用过程中不会接触到设备，所以也就无需停止设备运行，也就不会在检测的同时给系统造成影响，方便了工作人员的检测操作。另外，在测温的过程中我们还可以在不给设备和系统断电的情况下进行，这样也就不会影响整个电力系统的正常供电，不会给人们的生产和生活造成影响。同时，这种操作方式也极大的增强了其使用的安全性，保障了电力工作人员的安全和系统运行的安全。

其次，红外测温技术的工作效率高，成像速度快，可以在扫描的同时得到准确的检测效果，这也是该技术区别于传统的测温技术的一个最显著的特点，即可以在电力系统的运行日益复杂和变电运行量增大的情况下，满足设备的测温运行的快速和准确的要求。

可以定性的反映设备是否存在故障问题，如有故障还能定量地反映故障的严重程度。而传统的测温技术所得到的测试的结果，并不能完全的显示机械设备的故障的严重程度，只能显示其存在异常的温度状况。

2 红外测温技术的判断方法

2.1 相对温差判断法

对于因电流致热型的设备，当设备导流部分热态异常时要进行准确测温获取温度数值，按相关公式δ=[（T1-T2÷（T1-T0）]×100%计算出相对的温差值。公式中T1、T2、、T0分别指的是发热点的温度、正常相的温度、环境参照体的温度，只要将相关的数值带入，即可得到一个准确的温度差。

2.2 同类比较法

利用对应点温升值的差异，可以判断出同一型号的电压致热型设备的正常情况。电压致热型设备的缺陷可以用允许温升或同类允许温差的判断依据确定。根据我国的变电系统的相关的技术和运行的规范中的相关规定，当同类温度超过允许温升值的30%时，应定为重大缺陷。当三相电压不对称时应考虑工作电压的影响。所以，同类比较法也是一种较为可行的方法。

2.3 热谱图分析法

所谓的热谱图分析法就是说同类设备可以根据在正常状态和异常状态下的热谱图存在的差异来判断设备是否正常。

3 红外测温技术在变电运行中的应用

3.1 提高设备巡视质量

基于变电站运行作用的重要性，在变电站有一项重要工作是每天必须进行的，就是设备巡视工作，巡视工作不仅可以有效及时的查处各种安全隐患，也可以随时检测各种设备的运行状况是否正常。在巡视过程中一般利用目测、手摸和耳听三种手段方来确定设备的运行情况。目测是这三种方法里最主要的一种，但是目测法存在着很大的局限性，对于有些发展性的缺陷很难准确发现。比如一些设备在运行过程中很容易发热，刚开始发热时我们很难发现，要等到设备发热到一定的程度后才会被发现，这给运行设备造成了不同程度的损坏，给发现、处理设备缺陷造成了一定地延误。随着注油设备的减少，设备渗漏油的现象相对减少，但是设备异常发热的问题仍然比较严重，在设备缺陷中占了一半以上。示温蜡片检测设备的发热缺陷，但有时对已存在的故障却发现不了，有时还会误判是出线接头发热，导致开关本体内的故障无法得有及时有效地处理。而耳听和手摸方法对于一些不适合接触的设备是比较不好采用的，因为设备的运行的复杂性，导致了设备在运行的过程中存在一定的危险，所以一般情况下，不建议采用手摸的方式对其进行检测。

3.2 隔离开关刀口发热的检测

隔离开关刀口发热的主要原因是由于隔离开关长时间地裸露在空气中，经过一段时间后连接件表面容易被氧化，然后形成氧化膜，最后使得表面电阻和接触电阻增加而发热，因为氧化膜使得电流在通过的时候无法正常的流通，导致了部分的电阻的堆积，从而导致该部位的温度上升;根据变电系统的运行的需要，导致了隔离开关被操作的次数非常多，又加上长期受到机械应力的作用，合闸不到位，使得刀口接触面压力不均衡，造成接触电阻增大，也就增加了其表面的温度;另外，在初期的安装或检修时没有按照要求进行也会造成合闸不到位，这也是发热的原因之一，有了红外测温技术的帮忙就能很好的解决这一问题，我们就可以在隔离开关的刀口的安装之初，就对其进行温度检测，以免日后无察觉的情况下的持续发热所导致的安全事故的发生。

3.3 线夹发热的检测

所谓线夹发热，就是变电系统的线路中，导线的接触部位发热，导线长时间地裸露运行是导致线夹发热的主要原因，弹簧垫片氧化后使得线夹松动，连接不良，不仅不利于电路的调整和操作，也存在一定的安全隐患。接触电阻增大导致发热，同样在安装和检修过程中有漏装或者安装弹簧垫片不符合要求也会造成线夹松动。而红外测温技术会有效的解决这一问题，即在检测的过程中会通过该处的热辐射的异常而提醒相关工作人员该处的接触存在问题。

以上是红外测温技術在变电检测中的应用的几个方面，通过分析我们可以看出，相对于传统的测温技术，该技术的优势还是十分明显的，是可以满足于现代化变电系统的测温要求。

4 结语

总之，红外测温技术在电力设备的运行和维护中起着重要的作用。通过它可以发现肉眼看不见的各种类型的电气设备故障，有助于准确地找到故障点，减少电气设备因突发性故障而造成大面积停电事故，保证了电力系统的安全稳定运行。

参考文献：

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[2]陶霞，牟惠文，赵生虎.红外热像技术在电气设备故障诊断中的应用[J].电气开关，2013（3）：85-88.

[3]张金龙，唐培新.远红外测温技术在变电站中的应用[J].神华科技，2010，8（6）.

（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）