红外测温在变电站设备发热中的应用

韩宏伟

【摘 要】电力系统在运行过程中，若电气设备存在发热缺陷，很容易造成设备频繁发生事故，继而影响电网的整个运行。为了及时发现在变电站设备中各种潜在的缺陷，在变电运行过程中，开始广泛应用红外测温技术，该技术可及时发现各种潜在缺陷并实施相应的处理，从而有效避免电力事故的频繁发生。下面文章就红外测温技术在变电站设备发热中的应用进行研究和分析。

【关键词】红外测温；变电站；设备发热；应用

1.变电站设备发热缺陷以及其性质分类

变电站设备在运行过程中，因受到电压以及电流共同的影响，可能会出现以下几种热故障：铁损制热、电阻损耗发热以及介质损耗发热等。造成这些热缺陷出现的因素有很多，通常情况下分为两种，即外部故障与内部故障。

第一，外部故障。即设备中某些部件在空气中长时间的暴露，再加上湿度变化以及与温度的影响等，使其表面结垢并出现接触不良现象。在设备运行过程中，若接头没有连接好，垫圈或者螺栓未被压紧，在经过长时间的运行后就会造成其出现腐蚀和氧化；或者没有采用质量较好的元器件和相应的安装加工工艺，也可能会使设备受到破坏等。除此之外，还可能因在外力作用下，造成部件的损坏，使其导电的截面积逐渐变小，继而出现发热问题。

第二，内部故障。即设备内部自身的故障，基于设备自身内部结构与其工作状态，结合相关的传热学离乱来分析故障，针对设备外部所呈现出的温度分布热像图来找出其存在的内部故障。

2.红外测温技术的原理以及其特点

2.1红外测温技术原理

红外测温技术可在带电设备的制热效应协作下，来接收由物体辐射所发出的相应红外线热量，继而获得被测物的表面温度。该技术实施原理为无论是哪一种物体，若其温度超过绝对零度的时候，其分子运动也就相应的辐射出不同波长红外线，在此，就可利用红外测温仪来获得被测物体表面温度。在该技术中，通过红外测温仪器把被测物所辐射出的这些红外线转化成为相对应的电信号，由系统自动处理，并将其转化成为视频，最后通过屏幕将热图像显示出来。这种技术可在较大范围内对目标实施热状态图像的成像与测温，并对其实施相应的分析与判断。

2.2红外测温技术的特点

第一，不解体、不接触、不取样以及不停运。当设备处于一种正常工作的状态下，利用该技术监测设备时，在实施监测之前，应找出引起设备出现故障的异常温度场以及异常红外辐射等，利用该技术所监测到信息较为真实和可靠，可使操作的安全性得到保障。

第二，扫描成像范围较为广，且速度较快，利用屏幕所显示出的状态更为直观、快捷、形象以及灵敏等，检测效率较高。同时该技术采用的是一种被动式检测，其实际操作不麻烦且不复杂，通过红外探测设备自身所具备的功能，发射相应的红外敷设能量，不用再借助于其他检测装置或者其他信号源，就可及时且准确地发现电力系统在运行过程中设备所出现的故障，从而确保设备在操作过程中的稳定性与安全性。

第三，便于计算机的分析，实现智能化。该技术所用的红外成像诊断设备不仅可分析处理设备自身的工作状况，同时还能从设备红外图像的参数中获得相关运算结果，基于该结果再进行分析与处理，以此发现设备所存故障的属性、具体位置以及故障危害程度。此外，该技术不仅可定性反映出设备故障存在与否，同时还可从能量上将故障严重程度体现出来，在很大程度上可使设备的试运周期相应的增加，减少电力系统停电的频率，有效防止因误操作引起的各种安全事故。

第四，当设备在运行较长一段时间后，利用该技术可随时对其实施跟踪和监测，以此确保其正常且安全的运行，延长其使用的时间。同时还可在其管辖范围内管理所有设备运行状态自身的温度，对设备的变化情况实施合理的诊断与维修，点评设备的维修质量。

3.红外测温技术判断方式

3.1表面温度

将被测设备各检查点的实际表面温度值和《带电设备红外诊断技术应用导则》中的相关规定来实施比较，选出变压器等相关主设备的正常相以及环境参照体等。利用所测得设备表面温度值，结合环境情况、设备负荷情况、高压的开关设备、气候条件、控制设备中的各部件、绝缘材质温度、材料以及温升极限等各种因素来明确其缺陷的属性。该判断方式便于操作，且实用性较好，取得的成效也较好。但是要注意一点的是，在故障点的发热情况不是明显且负荷不大时，采用该方法的话，不可确保其做出的故障判断的正确性。对此，该方法只适合用在不太复杂外部热故障的判断上。

3.2相对温差

为了更好地利用该技术，使其做出的故障分析更为合理且科学，对于电流致热型的设备而言，若设备导流部分的热态处于不正常状态的时候，应该实施准确地合理地测温，可基于下列这一公式来计算出其相对的温差值，即（T1-T2）（T1-T0）×100%，在该公式中，T1为发热点温度，T2表示正常相温度，T0为环境参照体温度。在正常的情况下，在进行电流致热设备的判断时，一般采用相对温差，以此在明确红外诊断结果的时候，可不受负荷以及周围环境温度的限制或者影响。

3.3同类对比法

从其字面上来理解，所谓同类对比法就是对同类设备实施比较，即同设备中的三相与同回路中的同型设备，就其运行情况、环境温度等进行比较。该方法在实际操作过程中，主要是对同类设备所对应位置的温度值进行对比。在采用这种方式进行监测时，应注意同设备中三相同时产生发热故障这一可能性。该方法的适用范围较广，可用于电流致热设备与电压致热设备。除了上述这些方法外，其判断方式还包括档案分析法与热谱图分析法，其中档案分析法就是基于对各时期检测数据的分析，判断设备参数变化速率以及变化趋势，但要注意的是在采用该方法时，必须要在具备充分的红外检测设备数据的前提下才可执行。

4.在测温过程中相关的注意事项

在变电站设备发热过程中，应用红外测温技术时，要想确保其所测结果的正确性，必须要注意以下几个方面的内容：第一，在测温过程中，被测物发射率不可发生错误，基于所选择的监测对象的实际情况和其差异，其温度环境参照物也应该发生一定的变化。第二，在进行同类对比的时候，不可出现仪器和各个对应点距离不一致的现象，同时其方位也不可出现不一致现象。在进行检测的时候，不同方位的检测工作都要做好，以便于获得最热点温度值。第三，若设备在运行过程中，未正常发热，必须要做好相应的记录工作，将其真实负荷电流、相别以及其环境温度参照物中温度值记录下来。

5.结束语

综上所述，从近年来，在变电站设备发热过程中红外测温技术的实际应用情况来看，这种技术不仅可提升设备的巡视和检测质量，及时发现设备在运行过程中存在的各种潜在安全隐患，有效避免因设备发热所造成的停电事故或者重大的安全事故，同时还使缺陷与故障的诊断率得到了提高，使设备的正常运行与安全运行均得到了相应的保障。 [科]

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