红外热成像仪在变电运维工作中的应用

刘贵成

摘要：随着我国科技不断进步，我国的电力行业也得到了很大程度的发展。红外诊断技术是一种新型诊断技术，为变电设备的热诊断提供了很好的诊断方式，该种诊断方式有着不解体、直观性、快速性、准确性的特征，也适宜用在大面积检测中，同时，该种诊断技术也能够与其他检测方式联合使用，定位故障的具体位置，这就可以有效提升检修的便利性。但是，影响红外线热成像诊断技术准确率的因素是多种多样的，在进行诊断时，必须要合理地控制其测量环境与测量方式。本文主要分析影响红外线热成像诊断技术准确性的因素，并提出相关的解决措施。

关键词：红外热成像仪，变电运维，应用

作为电力系统的关键环节，变电站的安全运行尤为重要。变电站内的电力设备因异常热效应而引发的多种故障和异常现象是影响设备安全运行的重要原因，因此，及时、准确地判断电力设备的运行温度是保障电力设备可靠运行的重要条件。在变电站应用红外热成像仪可以及时发现电力设备的热异常缺陷，特别是内部缺陷，使设备故障得到及时的消除，从而避免电力系统事故的发生，应用红外热成像仪对运行设备进行连续跟踪，配合分析软件，可以有效、精确分析对象的热变化和缺陷发展程度，为分析变电站设備运行情况提供准确依据。

一、红外测温原理

红外热呈现（成像）仪是利用光学成像物镜、光机扫描系统、红外探测器将被测目标红外辐射能量图形反映在红外探测器光敏元中，在红外探测器与光学系统中，有光机扫描结构，能够扫描出被测物体红外成像情况，并由探测器将其转化成为电信号，经过放大处理后形成红外热像图。根据物体发射辐射功率，影响红外热成像诊断技术的重要因素就是材料比辐射率与物体辐射功率，红外热成像仪也会受到大气环境与人为因素的影响，因此，红外热成像诊断技术结果只能够进行定性分析，是不能定量分析的。

二、变电站电气设备常见的发热缺陷分类

（一）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。

（二）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。

三、红外热成像测温技术的应用

变电站的设备巡视是运行人员每天必须进行的一项重要工作，其方法一般为通过目测、耳听和鼻嗅等来了解设备的运行情况，其中又以目测为主。然而目测设备有着很大的局限性，一些有发展性的缺陷，特别是设备内部缺陷，常常要等其发展到一定程度后才能被发现，这样不但延误了设备缺陷的及时发现和处理，而且可能会对运行设备造成不同程度的损坏。在变电站设备巡视中使用红外热成像仪辅助，能在很大程度上提高运行人员发现缺陷的能力。红外热成像仪可以十分快捷准确地探测到电气设备的不良接触以及过热的机械部件，对于设备中所有可以直接看见的部分，红外热成像仪都能够确定全部连接点的热隐患，而那些由于遮蔽而无法被直接看到的部分，则可以根据其热量传导到外面部件上的情况来发现隐患。另外，对于断路器、导体、母线及其他部件的运行监控而言，红外热成像仪的作用也是无法取代的，它可以很容易地探测到回路过载或三相负载的不平衡。以上种种优点，使得红外热成像仪在保供电、重大节假日、迎峰度夏期间对保证安全可靠供电起到了非常积极的作用。红外热成像仪在每季度的设备查评、定期的设备夜间检查或特殊时期的检查（如电网迎峰度夏或高峰负荷时）中使用，同样能收到相当明显的效果。总而言之，对变电站全站一次设备全面开展红外热成像测温工作是一个大趋势，以下是可采用红外热成像仪进行检查的部分设施：（1）电气装置：可发现接头松动或接触不良、不平衡负荷、过载、过热等隐患，这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁甚至起火。（2）变压器：可以发现的隐患有接头松动、套管过热、接触不良（抽头变换器）、过载、三相负载不平衡、冷却器管道堵塞不畅等，其影响亦为产生电弧、短路、烧毁甚至起火。

四、提升变电设备红外线热成像诊断准确性的措施

为了提升测量准确性，需要采取科学的措施控制好测温距离和测温角度。红外辐射是沿着法线方向进行传播的，为了保证最佳测量结果，需要将成像仪垂直于被测目标上，同时，还要意识到，材料发射率会随着角度的变化而出现变化，这也会影响测量结果的准确性。调查显示，如果角度为偏离垂直方向30°内，那么发射率基本上不会发生变化，如果偏离垂直方向超过了30°，就会严重影响测量结果准确性。考虑到以上的因素，在进行测量时，需要严格遵循垂直测量的原则，对于与镜头不垂直的检测对象，需要采取科学有效的方式来修正其温度值，这样才能够有效提升检测结果的准确性。此外，检测距离也会影响测量准确性，因此，在进行测量时，需要将热像仪放置在指定距离内，降低误差率。

五、结语

时至今日，红外热成像技术已广泛应用于电气安装、检测、运行等领域，它能在不接触电气设备的情况下，快速、准确、形象地得出运行中的设备表面温度数据，从而帮助有关人员更全面地了解和评价设备的安装质量、运行情况等信息，使得变电运行管理变得轻松方便。我局在全面使用红外热成像仪作为设备测温工具后，已很大程度上减少了设备故障率，这无疑归功于使用红外热成像仪后能及早发现隐蔽的、肉眼难以观测到的隐患缺陷，从而将事故消灭于萌芽阶段。

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