浅谈变电站红外热成像仪测温应用

浅谈变电站红外热成像仪测温应用

薄涛

国网山西省电力公司忻州供电公司，山西 忻州 034000

摘要：变电站作为电力系统的关键环节，对电网的安全运行起着非常重要的作用。特别在电网大负荷、特殊运行方式等情况下，在对设备的巡检中，使用红外测温能及时发现设备热异常缺陷，把故障消灭在萌芽状态。

关键词：变电站；红外热成像仪；测温应用

1导言

电力系统的安全运行关系到社会生产、生活的稳定。在变电站的运行过程中，电力设备由于异常热效应而导致的电网故障，是影响电力设备安全运行的重要因素之一。在变电站应用红外热成像测温，能够及时、准确的发现电力设备的热异常缺陷，消除电网运行的不安全因素，对变电站的稳定安全工作有着重要的意义。

2红外热成像仪的工作原理及特点

我们周围的物体，只有在温度高达1000℃以上才能发出可见光，而温度在绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线，由此可见红外线是自然界中普遍存在的辐射。红外线是一种电磁波，在太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm，所以人眼是无法看到的。红外热成像仪具有测温迅速、稳定、可靠、分辨率高、直观、不受电磁干扰等优点，通过光电转换、信号处理等手段将目标物体的温度分布热图像转换成视频图像。在视频图像中，最亮的部分就是物体温度最高的部分，通过相关分析我们可以找出异常发热点，起到对设备的监测和维护作用。

3变电站电气设备常见的发热缺陷分类

3.1以发热缺陷的位置分类。

内部发热缺陷：内部发热缺陷具有一定的隐蔽性，难以被人肉眼所观察到，这类发热缺陷往往也是引起热异常的主要原因。内部发热缺陷往往是由于电气设备内部与故障点接触的物质，产生对热换和热传导，并且持续稳定发热。利用红外成像测温往往不能够直接得出结论，还需要对设备表面的温度差进行对比分析才能确定。外部发热缺陷：变电站大多数电气设备的连接部件都处于裸露工作状态，在长期的运行工作中，这些连接件极其容易受到环境温差、有害气体腐蚀以及自然老化的原因，从而会引起相应的局部发热、温度异常升高等问题。这些问题如若不能够得到及时的处理，极其容易引发电气设备的运行故障，甚至成为电网事故的导火索。外部发热缺陷是能够通过红外测温直接发现的。

3.2以电气设备产生发热缺陷的原因分类。

电压致热效应型缺陷：变电站许多高压电气设备中都极为容易产生电压导致的热效应缺陷，其主要原因是内部绝缘密封性下降、绝缘介质老化，在电网运行过程中，电解质材料形成有功损耗，它的发热功率往往只与电压有关。电流致热效应型缺陷：电气设备和输电线路的裸露电气接头，包括许多高压电气设备的内部导流回路，因连接不良，接触电阻增大而产生的缺陷，均属电流致热效应缺陷。通常将由传导电流在电阻上产生的发热的设备，称之为电流致热型设备。这种发热由电阻的有功损耗而引起。其他原因：例如电气设备磁回路的漏磁现象，导致部分件的局部过热现象；电气设备的异常运行状态中导致设备的电流电压分布产生变化，形成热缺陷；油浸高压电器设备发生漏油、假性油位的情况，形成油面层的热传导差异，致使设备外表面形成明显的温度梯度。

4红外热成像仪的使用技巧

4.1外界环境影响

一般在傍晚或夜间进行，温度不宜低于5°，空气湿度不能大于85%，不宜在雨、雾、雪天气下和风速高于0.5m/s环境下进行，站内一次设备的检测距离一般是8-15米。

4.2焦距与距离的影响

根据被测设备的远近，我们要调节至相应的焦距(使图像画面清晰即可)。对于温度异常部件，在保证检测角度良好和安全的情况下，应使检测距离尽量地小，有利于提高检测数据的精确度。

4.3辐射率的设定

辐射率是某物体的单位面积辐射的热量和黑体在相同温度、相同条件下的辐射热量之比。在一般测温中，辐射率的设定很容易被忽略，不同物体由于构成材料的不同，其辐射率也不一样，所以随着被检测设备的改变，辐射率也要进行重新设定。

5利用红外测温仪的现场诊断方法以及有关注意事项

5.1现场诊断方法。

表面温度判断：是一种较为直观的诊断方法，通过红外测定设备表面的温度值，对照国家标准以及相关规定，并根据设备的负荷率、城市的机械应力以及温度超标的程度来确定设备缺陷的程度以及性质。部分变电设备还应该参照其工作环境温度。档案分析判断：基于现代智能变电站的建设，越来越多的变电站建立了红外数据技术档案，在每一次的红外巡视完成后，相关技术人员都会将各种设备的相关测量数据统计形成档案。这种档案作为一种参考资料，对结构复杂的设备红外测温情况的热缺陷判断有着重要的意义。通过将大量的图谱进行对比，不仅能够掌握设备发热的变化趋势，甚至还能够进一步了解故障发热缺陷的演变过程，从而能够形成经验，当找出防治办法后，能够起到有效的预防作用。特征图谱判断：变电站电气设备在运行过程中，通过红外测定产生的图谱与故障产生时所测定的图谱往往具有较大的变化。正常运行时，一些结构部件的图谱是呈现稳定变化和分布的，而这些具有热辐射规律的部件无论出现何种故障，都会在传导作用下导致热分布的变化，利用对比设备的特征红外图谱来判定设备是否发生故障，不仅如此，我们还可以对故障的位置及大致的范围进行判断，同时利用对比温升的变化来判别故障的程度。横向互比判断法：在设备同一回路的同型设备和同一设备的三相，进行比较，即同时比较它们的工况、环境温度及背景热干扰相。纵向比较法：将红外测温的原始数据及前次测试数据与目前测得的数据比较分析的方法称为纵向比较法。在分析过程中，应该注意确保设备处于同一负荷下。

5.2注意事项。

红外热成像仪内部构造极其精密，并且探测器十分灵敏，如果使用不当，往往也会对红外测定结果造成影响，不利于对变电站电气设备的热缺陷的判定。在使用红外测定操作中，要注意以下几个方面：一是要注意测量环境对测量精密程度的影响，大多数电气设备都处于自然环境中，在检测过程中要尽量避免环境因素对测温带来的影响，例如尘土、烟、雾霾等，应尽可能选择自然条件好的情况下展开巡查，如必要进行，需要对成像仪进行相应的环境因素校正，并且要对成像仪进行必要的保护。二是考虑到焦距与距离对测定结果的影响，测定的角度十分重要，为了进一步的提升红外测定的精度和准确度，检测人员应该在良好的测定视角下，尽可能的让测定仪与设备表面接近。三是辐射率对测量的影响，由于电器元件构成材料的不同，其辐射率也会不一样，所以随着被检测设备的改变，辐射率也要进行更改、重新设定。

6结语

红外热成像技术推广应用后，极大地提高了变电站对热异常设备的检测度，减少了设备故障率。当然，想要进一步的提升红外测定的精准度，变电站还需要进一步的提高相关检测技术、检测操作等。

参考文献

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