红外测温技术在电力测控系统中的应用

吴晓松

（广州科易光电技术有限公司，广东广州，510000）

0 前言

在通过红外测温技术进行电力测控的过程中，相关单位与工作人员一定要对红外辐射以及红外测温原理做到足够重视，明确红外测温技术在电力测控系统中的主要应用优势。然后再以此为依据，根据电力测控系统的实际运行需求，对红外测温技术加以合理应用，包括电力运维巡视、隔离开关发热检测、线夹发热 检测、电压热缺陷检测等。通过这样的方式，才可以让红外测温技术的应用优势得以充分发挥，满足电力测控系统的实际工作需求，促进电力行业在当今时代中的良好发展。

1 红外辐射与红外测温概述

1.1 红外辐射

对于所有物体而言，只要其原子、分子发生了不规则运行情况，其原因都只有一种，即温度超出了绝对温度。在这样的情况下，物体表面便会不断有红外线辐射。红外线属于一种人眼不可见的电磁波，其波长在760nm-1mm之间。就整体而言，红外线的波长比微波的波长小，比可见光的波长大。对于红外线的辐射波长，可按照以下公式进行计算：

其中，λ代表红外线辐射波长，其单位是cm；C代表红外线速度，其取值与光速相同，约为3*1010cm/s；v代表光频率，其单位是Hz。

1.2 红外测温原理

红外测温的最大优势是设备与被测点间接接触以及不停电检测。在通过红外测温技术进行电力测控的过程中，通常需要将环境温度参照体、温差、温升以及相对温差等的相关概念加以应用。其中，环境温度参照物用T0表示，该物体可以体现出周边的环境温度，这个温度虽不是当时的环境温度，但却和被测物体所处的环境相同，可在对被测物体温度测量中作为对照。温升用TS表示，其单位是K，它是被测物体温度和环境参照物在环境属性相同时的差值，其计算公式如下：

其中，Tk1代表被测物体的表面温度，其单位是K；Tk2代表环境温度参照物的温度，其单位是K。

温差用Tc表示，其单位是K，它是同一个被测物体不同位置或不同被测物体之间存在的温度差值，其计算公式如下：

其中，T1代表高温点，其单位是K；T2代表低温点，其单位是K。

相对温差用δT表示，其计算公式为：

其中，t1与T1代表测温位置的温度差值以及温度值；t2以及T2代表对称测温位置的温度差值以及温度值。

而在通过红外测温技术进行电力测控的过程中，首先是通过红外测温仪对各个设备的表面温度进行采集，以此来实现大致发热部位的确定；然后通过计算机和相关公式对获取到的表面温度进行计算，以此来实现缺陷性质、位置极其严重程度的确定[1]。通过这样的方式，便可为电力测控系统的自动化故障隔离提供科学参考。

1.3 红外测温技术在电力测控系统中的主要应用优势

在电力测控系统中，通过红外测温技术的应用，可让发热设备的辐射图像在显示屏上清晰显示，以此来实现各个电力设备的运行监测和故障诊断。就目前的电力测控系统来看，红外测温技术的主要应用优势包括以下几个方面：第一是可随意移动，从而实现全方位的电力设备监测。第二是不需要接触到电力设备便可进行测温，从而实现监测效率和准确性的良好保障。第三是具有辐射特征，可在独立工作的同时保障监测的实时性。第四是所有的监测结果都将以图像的形式呈现在电力测控系统显示屏上，并通过不同的计算机实现电力测控系统的数据共享，从而为电力运维提供重要依据。第五是不科学评估各个电力设备的实际运行状态，尽最大限度避免主观因素对评估结果的影响。

2 电力测控系统中的红外测温技术主要应用方向

2.1 在电力运维巡视中的应用

在电力运维工作中，日常巡视是一项关键内容，良好的日常巡视不仅可让电力设备运行中的很多安全问题被及时发现，也可以使其得到全面的质量监督与安全隐患排查。在传统的电力运维巡视中，常用的方法有三种，包括目测、耳听以及触摸。但是由于受到各方面因素的影响，加之检修运维人员的专业水平参差不齐，往往会让一些隐蔽性的问题得不到及时发现。久而久之，这些隐蔽性问题便会发展成越来越大的安全隐患。而通过红外测温技术的合理应用，便可有效避免上述问题，通过设备表面温度异常情况来准确判断其存在的缺陷，从而实现各个电力设备故障及其安全隐患的及时获悉[2]。这样的电力运维巡视模式不仅可显著降低运维工作人员的工作量与作业强度，同时也可以让很多人为巡检难以发现的电力设备问题得以及时发现和解决。这对于电力运维巡视效果的提升和电力设备的安全稳定运行都具有非常好的保障作用。

2.2 在隔离开关发热检测中的应用

隔离开关长时间处在空气环境下，在和空气中的氧气、水分接触后，便会产生氧化反应，使其中的一些重要部件氧化损坏，电流便无法在这些损坏的部件中流通，这样的情况便会使隔离开关出现电流发热问题。同时，由于隔离开关是整个电力系统中操作次数最多的一个装置，在长期的操作之后，隔离开关自身的灵敏度便会逐渐降低，刀口接触面也会受到很多不均匀压力的作用，这些情况都会使隔离开关出现严重的表面温升现象。除此之外，在初期进行隔离开关安装的过程中，如果技术人员并未严格按照规定进行安装，便会为隔离开关的后续应用预留很多问题，从而使其出现高温甚至过热现象。当温度上升到了一定程度后，隔离开关便很容易损坏，甚至会引发电力火灾事故，对电力系统的安全、稳定运行造成严重的不良影响。为有效避免上述问题或事故的发生，具体运维中，就需要通过红外测温技术对隔离开关进行温度检测，以便及时发现隔离开关的温度异常情况，使其得到及时处理。通过这样的方式，才可以实现隔离开关发热问题的有效解决，在确保电力系统整体运行效果的同时尽最大限度提升其安全性。

2.3 在线夹发热检测中的应用

在电力系统的运行中，线夹发热是的主要原因是导线运行时间过长或接触不良。而无论是何种原因导致的线夹发热，都会对电路中的很多操作带来不利影响，甚至为整体电力系统的安全稳定运行预留重大隐患。为避免此类情况的发生，便可通过红外测温技术来监测和分析线夹发热辐射，以此来判断其接触状态是否良好。与传统的线夹监测技术相比，红外测温技术可以更加精准地测量出线夹的具体温度，并通过测量温度与参考温度之间的对比来判断线夹发热问题的严重程度，以此来为电力测控系统的自动隔离和异常提示发出等操作提供科学、准确地参考[3]。通过这样的方式，便可让电力系统中的线夹发热问题得以及时发现，避免线夹发热所带来的不良影响，让电力系统的运行质量及其安全得到最大限度地保障。

2.4 在电压致热缺陷检测中的应用

在电力系统的运行过程中，电压致热缺陷的主要形成原因包括电力设备中的绝缘装置出现异常、电流泄露以及电压分布异常等。在通过传统检测技术进行电力运维检测的过程中，通常并不能在电压致热缺陷的早期阶段将其发现。在电压致热缺陷所导致的温升情况被发现时，其温度数值一般会较额定温度上限高出30%以上，这样的情况就意味着电力设备已经存在了重大缺陷，并具有很大的安全隐患。为避免上述情况的产生，就需要将先进的红外测温技术引入到电力测控系统中，以此来实现相应电气设备电压致热缺陷的及时诊断[4]。这对于电压致热缺陷的及时解决以及电力系统运行效果的提升都将十分有利，让设备质量及其运行安全得到最大限度地保障。

3 电力测控系统中的红外测温技术应用实例分析

为实现红外测温技术的合理应用，使其在电力测控系统中的应用优势得以充分发挥，本次特以某变电站的220KV刀闸发热问题为例，对电力测控系统中的红外测温技术应用进行分析，具体情况、检测、分析与处理方式如下：

3.1 项目概况

本次所研究的某变电站投运时间是2007年12月底，该变电站中的高压设备有三个电压等级，分别是220KV、110KV以及35KV。从投运开始，该变电站中的所有设备运行状态都良好，其母线主要通过两条线路进行双电源供电，其中包括220KV的A线路供电以及220KV的A1线路供电。2022年5月6日，上级要求对A变电站中的220KVB段进行全面的GIS检修，检修过程中，需要将220KVA2线路跨接到本次所研究的变电站中，为其进行单电源供电。在此过程中，该变电站的电力运维班组提前对具体的项目实施方案和保电方案进行了编制与组织，安排在5月10日全面完成该变电站的巡视工作，并对220KV的A2线路间隔实施红外测温。在5月15日到6月6日期间，A变电站中的B段母线处于停电状态，在此过程中，该变电站每天都进行一次特巡工作，并对220KV的A2线路间隔实施红外测温。

3.2 红外测温技术检测

按照电力运维工作组所制定的项目实施方案和保电方案，运维工作人员一直定期进行线路特巡和红外测温操作。在5月26日14时的巡检工作中，运维工作人员在220KV的A2线路间隔红外测温时发现，其中的2#刀闸三相底座连接位置出现了发热情况，其中的A相温度测量值是79.5℃，B相温度测量值是37.7℃，C相温度测量值是38.3℃，而环境温度参照体的温度是26℃。表1为本次红外测温工作中的A2线路各个刀闸底座连接位置温度测量数据。

表1 本次红外测温工作中的A2线路各个刀闸底座连接位置温度测量数据

通过上述红外测温结果与分析可知，在220VA2线路中，2#刀闸的A相底座连接位置存在发热情况。而通过红外测温技术进行精确跟踪测量之后发现，2#刀闸A相底座连接位置的发热温度基本在79.5℃保持稳定。经计算得出，发热部位的相对温差为78.7%，其热图像中的热电温差在15K以下，按照带电设备红外测温方面的相关规定，该刀闸底座连接位置的发热缺陷并不是十分严重，可判定为一般性缺陷。

3.3 缺陷分析与处理

为明确2#刀闸底座连接位置的热缺陷原因，在A变电站中的B段母线停电之前，运维工作人员特在5月10日14时对2#刀闸所在线路间隔短进行了红外测温，经红外测温结果发现，在2#刀闸三相底座的连接位置，A相的温度测量值是33.2℃，B相的温度测量值是32.5℃，C相的温度测量值是33.3℃，环境温度参照体的温度是25℃。通过测量结果可见，此时的2#刀闸A相底座连接位置的温度正常。在A变电站中的B段母线停电之后，220KV的A2线路负荷从原来的158MW上升到了376MW。由此可初步判断出，2#刀闸连接底座发热的主要原因是线路负荷过大。因为该变电站在A变电站中的B段母线停电过程中主要通过220KV的A2线路进行单电源供电，所以在具体处理中，针对该缺陷，并不适用于停电处理措施的实施。基于此，该变电站运维组特将日负荷曲线作为依据，制定了以下的应对方案：第一，对A2线路2#刀闸中的A相底座连接位置加强特巡工作，其特巡时间从原来的每日一次增加到每日六次，其中，第一次特巡时间定为每日3:00；第二次特巡时间定为每日7:00；第四次特巡时间定为每日11:00；第四次特巡时间定为每日15:00；第五次特巡时间定为每日19:00；第六次特巡时间定为每日23:00。第二，特巡过程中，主要采用红外测温技术来进行该发热位置的检测，时时关注该位置具体的温度变化情况，一旦发现该缺陷位置的温度异常升高，由一般性缺陷转变成了严重性缺陷，应立即与调控中心进行联系，并通过降低负荷的方式来进行处理，必要的情况下可实施停电处理。

4 结束语

红外测温技术是当今电力测控中的一种关键技术形式，通过该技术的应用，不仅可在不接触被测设备的情况下实现其运行温度的准确获取，同时也可以避免人为因素以及其他因素对电力设备运维检测的不良影响。基于此，电力单位与运维工作人员一定要对此项技术加以合理应用，以此来确保电力测控系统的应用效果，为电力系统故障和隐患的及时发现与及时解决提供科学依据，并进一步促进现代化电力行业的良好发展。