红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用探讨

高峰

（国网淮安供电公司，江苏淮安，223001）

0 引言

我国现阶段，国家的电力系统中，安全是非常重要一个环节，所以对于如何才可以保障电力系统的安全工作和电力设备可以安全正常的运行变得以为的重要。其中的变电站中的设备是可以直接保障电力系统正常运行的基础。如果变电站设备出现了故障，不仅仅会出现安全事故的发生，还会直接影响到电力的传输，从而无法满足社会中人们正常生活的电力需求，导致了对社会产生了非常严重的影响。所以变电站的设备对于电力系统的运行起到了决定性的因素。使用红外测温技术可以直接对变电站中的设备进行直观形象的诊断，可以更加准确的将设备中出现的缺陷进行准确的判断和检测。从而降低了设备出现故障的几率，确保了电力系统安全正常的运行。，同时对于红外检测技术来说不会直接影响到变电站设备的正常运行，相比于以前的变电站设备的检测技术来说，其特点在操作上、安全性上以及可靠性上更加的突出。使用红外测温技术的检测人员进行检测变电站设备过程中，不许对设备进行接触和关闭，只需要在很远的地方进行操作就可以获得设备全面成像信息，就可以达到对设备的不停止运行的情况下，高效准确的将设备的缺陷进行检测。因此，在红外测温技术才需要咋变电站设备的缺陷诊断中得到有效的利用。

1 红外测温技术的工作原理原理与技术特点

红外测温技术主要依靠的是辐射测温原理以及三大红外辐射理论定理产生的一种新型技术，功能是要是在不直接去对被检测的设备进行接触下就可以直接准确、高效的对设备进行全面的检测。所以通过红外测温技术的原理可以直接了解到该技术具有的优势：检测准确性、安全系数高以及测温时间短等。同时也是红外测温技术被应用到变电站设备缺陷诊断的应用的重要原因。

在根据电磁波连续性频谱中红外线位置的分析，可以得到的结果是红外线位于可见光于无线电波之间的区域，属于一种电磁辐射。主要分为近红外线、中红外线、远红外线和极远红外线四种波段。红外线在如何情况下都可以对设备进行电磁波辐射，这主要依靠的是设备中分子于原子的不规则运动所产生能量，因为红外探测对于产生能量具有非常强捕捉能力，在设备产生的能量越多，就对设备的红外探测越有利。目前的红外测温技术主要分为两种。

1.1 红外诊断技术

目前的变电站中设备缺陷诊断使用的技术就是红外诊断技术，主要利用了设备带有温度的特性，将它们以电磁波形式散发的能量，同时这些散发的能量与该设备的温度成正比，红外诊断技术就是利用该特性进行测量，所以在测量过程中，不需要对设备进行接触就可以进行诊断和测量。红外诊断技术在根据散发的能量进行红外扫描，并将其转换为温度显示出来的技术。所以在红外诊断技术工作时，可以直接设备中各个部位的温度测量出来，从而根据温度变化对其设备运行过程中进行故障诊断。变电站设备散发的能量被红外测温仪器捕捉到，红外测温仪利用转化器将能量转换为电信号，然后再经过计算机处理得到的温度显示出来。

1.2 红外热成像技术

红外热成像技术作为目前国际上先进的检测技术，在技术方面得到了非常快速的提升，它能够在不需要设备停止运行的状态下进行对其的全面检测。再通过对设备表面温度的检测和控制直接得到变电站设备的运行过程中出现的异常状况进行准确的判定，从而对设备异常情况进行及时的处理，从而消除异常带来的隐患。如图1所示为热成像红外测温仪。

图1 热成像红外测温仪

红外测温技术在对变电站设备的检测中，主要依靠的是红外线探测器对设备散发出的能量进行探测，并进一步将其转化为电信号，从而将这些热图像数值直接分布的呈现出来。红外线探测器主要是将光学知识，广电探测器以及信号放大器和数据处理等几个重要成分组合而成。并利用了电池辐射的敏感性直接进行远距离的对设备的检测，从而得出设备运行中出现异常的情况。值得关注的是变电站设备的环境比较特殊，在使用红外线测温技术对设备进行缺陷诊断时，需要重点注意环境产生的影响，其中包括环境中的温度，湿度以及各种可以直接干扰等外部因素。需要对红外测温技术进行稍微的纠正，从而可以确保在检测过程中的精确度。

2 红外测温技术对变电站设备曲线诊断的要求

对于红外测温技术在对变电站设备进行缺陷诊断的过程中，主要是从检测设备环境的温度、空气湿度、光线要求和天气情况出发进行研究。

（1）环境温度的影响，在正常环境下，需要对被测设备与环境温度保持一致，或者不可以低于五度的差距，才可以确保在对设备进行缺陷诊断的过程中更加的准确。同时对红外测温技术的检测环境也不可以找过正常的工作温度。

（2）环境的湿度影响因素，对于红外测温技术对变电站设备进行缺陷诊断过程中，空气湿度也会直接影响到红外测温技术的测试结果，根据实际情况来说，正常的环境湿度不可以高于85%。

（3）光线影响因素，外部的光线对与红外测温技术的测量影响也是非常的明显，主要的原因是红外测温仪主要是对设备散发出的辐射能量进行测量了。所以如果外界的光线足够弱的化，对红外测温技术的影响的就会越，从而得到的结果也就越精确。正是因为这个原因，所以在对变电站设备缺陷诊断时，最好需要挑选在晚上或者是阴天等光线不是很强的时间段进行测量，同时在测量过程中需要关闭一些照明设备等，避免对测量结果造成影响。

（4）天气情况影响因素，在使用红外测温技术对变电站设备缺陷诊断时，需要对天气情况进行一定的注意，主要原因是风速会直接影响到红外测温技术的使用，如果风速超过0.5m/s，就需要使用一些算法进行纠正，才可以确保测试出的结果准确性。所以在使用红外测温技术时可以选择无风的天气情况下，或者风速不超过0.5m/s。

3 变电站设备缺陷的类型和特征

对于现阶段来说，变电站中的设备缺陷时一些非常小的异常故障引起的，其中这些小异常主要可以看成两个部分，一种设备的内部缺陷，另外一种时设备的外部缺陷。所以在使用红外测温技术时，需要根据具体的检测情况进行判断，才可以对其进行维修和处理。

3.1 设备的外部缺陷

变电站设备的缺陷的外部主要有因为一些过热的部件出现了缝隙，导致了设备出现了局部过热的现象，主要是因为散发的能量对周围产生了辐射，具体的情况比如有设备中的一些接头出现了故障，或者一些螺丝松动，以及有些设备表面经常接触灰尘等使得表面被腐蚀、设备的本身材料质量非常的差导致被氧化腐蚀、在安装过程中导致操作不规范引起的外部出现问题以及设备内部的电流不稳定或者超标影响到了导线也可能出现该情况。所以红外测温仪器上显示出来的热成像图就可以就直接判断出设备外部缺陷的故障问题，然后进行及时的维修和处理，从而避免变电站中安全事故发生。

3.2 设备的内部缺陷

变电站设备的内部缺陷出现故障之后就会将热能转换与它接触的内部的固体、液体和气体等，这种传导的过程非常慢，但是它会一直传导。所以在使用红外测温技术进行检测时，需要对得到的热成像进行详细的整理和分析，才可以确认设备内部是否出现了缺陷，如果存在缺陷，就可以进行及时的维修和处理。产生内部缺陷的原因主要有以下几点：变电站设备内部导电装置出现问题，导致了其接触头上的电阻过大；内部太过于潮湿，侵蚀了设内部的装置；内部一些绝缘材料严重老化，导致在导电过程出现阻碍；内部出现泄露电流等。

4 红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用

对于红外测温技术具有不需要接触、不许要关闭设备、可以进行远距离观测以及准确性等优点，所以被广泛的应用到了变电站设备的缺陷诊断中，主要诊断的有以下几个方面。

4.1 根据测量目标的发热性质，正确选择合理测温范围的测温仪

4.1.1 对变压器缺陷的诊断

对变压器缺陷诊断主要是检测变压器是否出现局部高热的现象，在通过红外测温技术进行检测时，需要检测变压器中的套管升降座，检测它是否有局部高温的地方出现，它直观判断出变压器中顶部试过出现了故障；同时对三项壳体表面的温度也需要进行详细的检测，检测是否热度消散掉了；对于变压器中散热器表面的温度需要与散热一致，如果不相同，可能出现的问题是高压管缺油或者是油管堵塞；同时内部出现了发热可能是变压器中内部出现了接触不良的故障问题等。以上是需要对变压器去缺陷进行诊断的部件，需要检测人员对其进行详细的分析和诊断，避免出现变压器故障引起的安全事故的发生。如图2为使用红外测温仪对变压器的扫瞄得到的图像。

图2 变压器热成像图

4.1.2 电子设备缺陷的诊断

使用红外测温技术可以对一些全封闭的电子设备进行缺陷诊断，比如对一些涡流的损耗、磁通量的泄露、轴承加热以及局部的冷却系统产生的热量进行全面的检测，可以准确的将这些电子设备的热量检测出来，判断电子设备是否出现故障。对于电子绕线组的缺陷也可以诊断出来，在设备进行运行的过程中，可以通过对绕线组的接点进行红外测温技术的检测，得出设备是否出现了故障问题。

4.2 根据测量目标的大小和距离远近，正确选择合理距离系数

对于许多的高压设备都会因为内部出现一些问题，主要是因为内部的电路由于接触不良或者是接触的电阻过多而产生了大量的热能，当设备上的电流出现变化时，就可以能使设备上的加热功率变高，温度也会出现变化，就可以使用红外测温技术进行及时的检测，同时需要根据设备大小和距离远近来判断，从而得出高压设备出现故障，并进行及时的维修和处理。

4.3 外检测时，一般先用红外检测设备对全部应测部位进行扫描

4.3.1 设备内部绝缘失效的故障诊断

对于一些电气设备内部会因为环境因素的影响而导致出现了绝缘失效的故障。传统的对于电气设备内部绝缘失效的故障判断主要是通过将这些电气设备进行拆卸后才进行判断是否存在绝缘失效，以及对绝缘失效的部位进行定位，才可以对其进行维修和处理，这样就导致了检测过程中，检测人员即浪费时间又浪费精力，更加影响了电气设备的正常运行。而使用红外测温技术就可以对电气设备进行热能进行分析，可以通过热成像上面的温度变化，可以直接确认了电气设备中是否出现了绝缘故障，并对故障地点进行准确的定位，从而可以减少维修时间和精力，避免出现了设备的损失和人员的安全事故的发生。图3为设备的全面测试部位的扫描。

图3 全面扫描图像

4.3.2 电流互感器的缺陷诊断

对于电流互感器在运行过程中，主要通过瓷套显示该设备的温度，在正常情况下主要是根据该瓷套来判断电流互感器是否出现了缺陷故障。使用红外测温技术就可以直接对设备的全部应测部位进行测量，测出电流互感器上的瓷套温度，从而判断出它是否出现了故障。同时电流互感器的温度一般情况下会比环境的温度高。所以在具体的红外测温技术使用过程中，需要先对电流互感器的正常工作温度值进行测量，从而当做对电流互感器测量的一个参考系数，由此来判断电流互感器是否出现故障。在使用红外测温技术进行检测时，可以对瓷套侧表面的温度与顶端的温度进行比较，从而判断出电流互感器是否存在局部温度异常。如果存在就可以判断出该设备内部出现了故障，需要维修人员进行及时的维修和处理，防止安全事故的发生。

5 结束语

红外测温技术对于变电站设备的缺陷诊断非常的高效，准确。在对该技术的使用过程中需要注意的是变电站设备所处环境的影响因素，然后再根据多次使用红外测温技术进行检测进行总结归纳，对于设备的缺陷诊断进行准确的判断。到目前为止，红外测温及时再变电站设备的缺陷诊断中已经非常的完善了。但是仍旧存在着一些问题需要科研人员去研究完善。这种技术的发展前景非常的广泛。将成为变电站设备安全运行的重要技术之一。