红外成像检测技术在变电运行工作中的实践探讨

秦焕虎裴伟东尹逊山

摘要：在将红外成像检测技术运用到变电设备测温的工作中，会由于诸多因素导致测温工作无法实现良好的效果，例如，规范制度不够完善、操作人员专业知识水平偏低等，因此，在应用红外成像检测技术的过程中，必须要周全考虑，为此，本文作者主要对红外成像检测技术在变电设备运行中的运用进行了研究。

关键词：红外成像检测技术变电运行测温

变电站一次设备作为输变电系统中的重要部分，主要包括输配电能的相关设备。电能通过这些设备进行传输，最终送给各个用户端进行使用，因此，对变电站内的电气设备进行每天的巡视是是电力工作人员的重要工作内容。目前应用最多的检测电气设备运行的方法是传统的人工方式，此方式主要是采用人眼观测为主，所以会受到较多因素的干扰，导致结果的不精确。尤其是在用电紧张的夏季，对供电的可靠性以及安全性的要求更为严格，若采用传统的方式则不合适，所以采用红外成像测温技术对电力设备进行检测是势在必行的。

一、红外成像测温技术的特点

1）红外成像对用于电力设备预防性维护、检测方面相对于传统方法具有很大的优越性：

A、远离被检测设备，保证安全；

B、非接触式测温，保证不影响设备原来的运行状态

C、大面积快速扫描检测，节省时间

D、测温范围宽，精度高；

E、检测到位，能准确地发现设备的缺

2）可以实现远距离获取信号

此种方法可以采用图像的形式将结果直观的呈现给工作人员，且对设备的运行情况能够精确的记录。与传统方法相比，不仅可以提高工作效率，还可以降低工作人员的工作强度，从而提高安全系数。

3）红外成像技术具有的作用和优势

①可以通过电力设备表面温度的不同来了解到由于设备内部的温度所引起的不同损耗程度导致的性质上的变化，从而可以判断出此设备是否还能正常运作。②不仅具有定性成像和定量测量的作用，还具有高的空间以及温度分辨率，可以分辨出细微的温差。此外，可以实时的成像并显示出来，实现了图像的采集、保存以及分析于一体的功能。③能快速地对电力设备的表面进行检测，不仅可以精准的检测出设备上存在的不足和缺陷，还可以同时做出准确的判断。

二、变电设备发热故障分类

正常运行的电力设备，由于电流和电压的作用将产生一定程度的发热，可分为由电流效应所引起的发热、电压效应所引起的发热以及由既有电压效应又有电流效应或者电磁效应引起发热。当电器设备自身存有缺陷或故障时，相应部位的温度就会发生变化，并引起电器设备的局部发热，如果对此不能及时发现并引起重视的话，可能会最终导致电器设备发生故障或者是事故，更有可能会成为电网事故。

电器设备的发热故障可分为外部发热故障以及内部发热故障，各自具有的特征如下：

1)外部发热故障：其辐射是以局部过热的形式向周围扩散。某一点如裸露接头等出现热故障，则在红外热图上的热场分布是以一个点为中心向外扩散的。因此，可以直接从设备的热图中判断出是否存在热故障，并可以根据热图中的温度分布情况精确的找出故障点以及故障的严重程度。

2)内部发热故障：具有发热过程较长且稳定的特点。与故障部位所接触的固体、液体以及气体，会形成热传导、对流以及辐射，然后以这种方式将故障部位产生的热量源源不断的传送到设备外表面，进而改变设备外表面的热场分布情况。

三、红外热成像仪常用检测分析方法

1)表面温度判断方法。根据测得的变电设备表面的温度值，对照有关电力设备检测规程的相关规定，可以确定一部分电流致热型设备的缺陷。

2)相对温差判断法。电力设备在正常运作的情况下都会产生一定热量，这种热量是在设计要求的允许范围之内的。如果在用热像仪对正在运行的电力设备进行检测时，发现有异常的温度点，并对发生异常的部位重点检测，测出相应的温度。为了判断此部位是否是故障，要将此时的温度与设备在正常运作时的温度进行对比，另外还要考虑周围环境的影响，根据温差是否在规定值之内来确定设备是否发生故障。

3)同类比较法。包括：三相之间的横向比较和相同各部位的纵向比较。①三相之间的横向比较：在发电、输电、变电、供电回路中，大多都是以三相的形式进行电能的输送，由于用于三相之间连接的材料都是一样的，所以三相的温度变化如果是均衡的，则表示设备能够正常运行。假如三相中的某一个或两个有温度过高的现象出现，就可以直接判定此相存在缺陷。②同一部件的温度比较：同一部件的材料、流过的电流都相同，正常情况下整个部件上升的温度应该是一样的。但是有些产品由于在材质上存在一定的缺陷，如杂质、气泡等，材料特性会因此发生改变，当有电流通过时，这些部位就会产生不同的热量，反应出器件存在局部发热。

4)热图谱分析法。此种方法是指可以根据同类设备分别在正常工作状态和异常状态下的热图谱之间的差别来对设备是否正常进行判断。

四、红外成像测温技术在现场应用中应注意：a）被检设备是带电运行设备，应尽量避开视线中的封闭遮挡物，如门和盖板等；b）环境温度一般不低于5℃，相对湿度一般不大于85%；天气以阴天、多云为宜，夜间图像质量为佳；不应在雷、雨、雾、雪等气象条件下进行，检测时风速一般不大于5m/s；c）户外避开阳光直接照射或反射进入仪器镜头，室内或晚上检测应避开灯光直射，宜闭灯检测；d）被检测设备周围应具有均衡的背景辐射，应尽量避开附近热辐射源的干扰，某些设备被检测时还应避开人体热源等的红外辐射；e）避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作；f）检测电流致热型设备，最好在高峰负荷下进行。一般应在不低于30％的额定负荷下进行，同时应充分考虑小负荷电流对测试结果的影响

五、红外成像测温技术的应用效益及使用

将红外成像测温技术应用到变电运行中，不仅可以提高工作人员巡视的工作效率，而且还可以及时的发现故障隐患，以保证电网的正常运作。这一作用在特殊时期、重大节假日等用电高峰期保证用电、供电的安全可靠方面尤显重要。红外成像测温技术在日常运行巡视中，不仅可以以温度示数来显示设备的运行状况，还能够在其他情况下做出判断。另外对同一设备的不同点的温度所显现出来的异常状况也能够及时发现。

红外成像测温技术在变电设备运行上的具体使用表现在以下几个方面：

1）根据季节和负荷承载进行温度测试，明确测温的周期与时间，要在每年高温负荷到来前进行一次普测、对负荷流量大的变电站要多次重复测试、变电站设备在检修前后要分别测试一次、结合变电站的夜间巡视进行测试；并且对运行中存在的热缺陷进行跟踪测试。

2）通过使用红外成像测温技术发现许多的缺陷大都属于电流致热型，而且大多数是发生在110kV及以上的电压等级设备，这多少因为110kV及以上电压等级的设备所承受的负荷电流比较大。

3）在使用红外热像仪进行测量时，可以将测量温度设定在即时温度状态，这样仪器显示的温度就是被测目标的当前温度，这时就可以通过不断移动仪器对被测目标的周围上下左右进行动态测量，在反复多次测量后就可以准确找到最高温度点。

综合上述，红外成像测温技术是一项较传统检测方法有较大优势的检测技术，能够对电力系统中的变电设备运行情况进行直观而准确地判断，提高了设备运行水平，解决了传统检测方法存在的问题与弊端，排除了电网可能存在的安全隐患。

参考文献

[1]徐娟，秦绪武。浅谈红外成像测温技术在变电站一次设备检测中的应用[J]。科教导刊，2013，（19）.

[2]普恩平，唐上林。红外热成像技术在电力系统故障诊断中的应用[J]。电力技术，2009，（7）.

[3]镡盟，杨艳。浅谈红外热成像技术在电气设备上的应用[J]。科技与生活，2010，（3）.

[4]刘彦超。红外成像技术在电力系统中的应用[J]。科技创新导报，2008，（28）.