变电站红外测温方法探究

高娃

摘要：伴随着中国电网发展步伐不断加快，红外测温技术已经逐步应用到电力设备的故障诊断中，本文通过介绍红外测温的基本原理及红外测温技术在变电站中的应用，分别分析了两种红外测温技术应用方式的优势和不足，并针对红外测温仪在变电站中的不足，提出了相应改进措施。

关键词：红外测温技术；巡视；变电站

1红外测温仪的特点及常用参数

1.1红外测温仪的特点

测温范围广，非接触式测量，灵敏度高，响应速度快。但由于受被测对象的发射率影响，几乎不可能测到被测对象真实温度，只能通过对发射率的调整测得其表面温度。

1.2红外测温仪的常用参数（以FlukeTi25型红外测温仪为例）

1）热图像范围调整。范围选项主要是调整红外图像在不同温度对应的图像颜色，方便更直观的寻找热点，调整范围为-10℃～-250℃。对应不同的测温要求，可在此区间内选择合适的图像显示范围。

2）发射率调整。辐射率是一个物体相对黑体辐射能力大小的物理量，首先，与物体的材料形状、表面粗糙度、凹凸度等有关，其次还与测试的方向有关。不同材料不同温度条件下的发射率的选择参DLT664-2008附录。

2电气设备发热及原因

电气一次设备，以及它们与母线、导线或电缆之间的电气连接部位，常常因某种原因产生发热，严重时将影响变电站的安全运行，应该引起我们的重视。

电气设备工作时，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁心损耗发热等3种热源。电气设备的热故障可分为外部故障和内部故障，长期暴露在大气中的各种电气接头因表面氧化而接触不良，是电气设备的外部故障。而封闭在固体绝缘、油绝缘以及设备壳体内部的电气回路和绝缘介质劣化等，依据传热原理，从电气设备外部显现的温度分布热像图，可以判断为内部故障。

众所周知，金属导体都有一定的电阻，其电阻与其本身的电阻率和平均温度系数有关，且有相应的熔点。根据Q=I2Rt，当电气接头的接触电阻由于某种因素如接触表面状况不良、氧化程度严重、接触压力较小、有效接触面积减小而增大时，或电流增大时，其发热量（温度）将相应增大，电阻由于热效应而相应增大。电阻增大又使温度增加，如此恶性循环，将使接触面的温度超过熔点而熔化。

当系统发生短路时，随着短路电流的急剧增加，接头因超温最容易发生熔化或熔断，同时会扩大为火灾事故和绝缘破坏事故。导体之间接触面的接触电阻，除与环境温度和接触压力等因素有关外，还与接触面的材料、接触表面粗糙程度、接触面积的大小、接触表面氧化程度和接触压力等因素有关。如设备的导体与引线的接触面由于压接不紧或接触面较小，在通过一定电流时产生发热。发热后加速了接触面的氧化，使接触电阻增大；接触电阻增大后使发热更严重，导致接头处严重过热，造成接头烧坏或熔断。可见，电气设备的局部发热，若不及时发现和处理，发热点会逐步扩大，可能会导致严重后果。

3影响红外测温的因素

任何物体由于其自身分子的运动，不停地向外辐射红外热能，从而在物体表面形成一定的温度场，俗称“热像”。红外诊断技术正是通过吸收这种红外辐射能量，测出设备表面的温度及温度场的分布，从而判断设备发热情况。

由于红外测温是非接触式的，这样我们在日常测量中，影响结果的因素很多，主要有以下几个方面：

3.1发射率

发射率也称辐射系数，是一个物体相对辐射能力大小的物理量，与它的材料、结构、尺寸、形状、表面性质、加热条件及周围的环境和其内部是否有故障、缺陷等诸多因素是密切相关的。不同的物质，发射率是不同的。物质处于不同状态，发射率也是不同的。例如：新铜的发射率为0.07~0.2，被氧化的铜为0.6~0.7，因重度氧化而变黑的铜为0.88左右。

3，2距离系数

距离数D：S，即测温仪到被测物体的距离与被测物体的直径的比值。此系数越大，表明在同样的距离下，能测更小的目标。由于温度是显示一定范围的平均温度，所以最有有一定的裕量，一般取1.5。例如距离系数是100的测温仪，在2m处可以测量2m/100=2cm的目标，为了测试准确，目标直径值应为2cm*1.5=3cm，工作中有人忽略了此事，造成测量误差。

3.3环境因素

当被测物体处于灰尘过多会影响红外线的传播；被测物体周围有温度比较高的物体，其辐射会严重影响测量结果。

3.4测试方向

测试的方向对测量结果也很敏感。当发射率在0.9以下时，测量仪最好垂直于被测物体的表面，至少使测量方向与被测物体法线保持在30°角之内，任何情况下不要超过45°角。否则误差会随着角度的增大变得越来越大。

从以上发射率、距离系数、环境因素、测试方向、仪器本身因素等对红外测温的影响，我们就能够分析我们不同人员在同一时间、同一物体会有不同的测量结果。只有掌握了红外测温的原理、必要的知识、良好的操作习惯后，才能正确判断电气设备状态，不出现误判情况。

4应用效果和相应的改进措施

红外测温技术在变电站的应用对于变电站变电设备的有效监测和安全保障有着突出的作用。在变电站的日常工作中，为确保变电站运行的可靠性以及稳定性，通常都要开展一项重要的工作，即变电站的工作人员每天都要对变电站运行中的变电设备开展巡视检查工作。通过这种工作能够及时的发现变电站运行的变电设备存在的安全隐患及故障进行监测和检修，并且能够及时对变电设备的运行状态进行监测。在红外测温技术应用之前，工作人员会采取目测、耳听和手摸等的方法来开展监测工作。而其中目测是使用的最多的的方法，但这种方法很难准确的发现发展性的设备缺陷。如变电设备再其运行中本来就会产生热量，因此在故障性发热刚开始出现时会被忽略，认为是正常的发热现象，变电站的工作人员一般难以发现出现的的异常状况的，而等设备发热到一定程度才发现时，可能已经给变电设备造成了损坏，也即其发现是有滞后性的。此外，耳听、手摸等方法也不适用于去监测一些不适宜近距离或者直接接触的变电设备，红外测温技术在变电站中的应用，能够减少及改变了目测、耳听、手摸这些常规的监测技术的缺陷。

使用红外测温技术来监测变电站变电设备的隔离开关刀口的发热的状况，由于隔离开关长期处于的暴露的环境中其刀口通常会出现发热的状况，并且开关连接面的表面会随之处于被氧化状态中，这种氧化作用下形成的氧化膜会使得其表面的电阻和接触电阻值随之增大，造成了设备发热的现象。因此电流的正常流通受到了阻碍，部分部位电阻堆积使得该部位的热量持续增加。此外，安装隔离开关时，若安装和检修并未依据相关规定的执行，会使得开关动作中合闸的操作是有误差的，这也是造成隔离开关的刀口产生的热量比正常值高的重要原因。通过使用红外测温技术，变电站的变电设备不管是安装隔离开关时，还是设备运行的监测中，都能够有效监测部位异常发热的情况，能够变电站运行中的变电设备的安全进行保障，并有效降低因安装和巡检操作不当而造成的运行故障。

除了对隔离开关刀口进行监测外，通常还会利用红外测温技术对变电站的变电设备在运行时出现的发夹异常发热情况进行一定的监测，发夹发热一般为变电站的变电设备中的运行线路，在线路的接触部位产生了发热的情况。此外，弹簧垫片在被氧化的情况后，会造成发线夹松动以及接触不良的状况，这会对变电线路的调整以及操作产生影响，并且加大变电运行中的安全问题。垫片和线夹的接触电阻增大会导致变电设备的发热出现异常的状况，如果在变电设备开始安装以及设备检修时并未安装相应的垫片或者是未按要求对弹簧垫片的采取严格的安装措施，这些都可能会导致线路线夹出现松动，松动后的线路其部位会出现异常发热情况或者是不能够正常的运行起来。通过运用红外测温技术能够对变电设备的该部位在安装和检修时对接触情况进行相应的监测，以达到有效的规避由于线夹松动和接触不良造成的故障。红外测温技术因其卓越的性能优势，因此其应用将越来越广。

参考文献：

[1]陈定辉.论红外测温技术在变电运行中的应用[J].广东科技，2013，21（23）：84-84.

[2]唐伟华.红外测温技术在变电运行中的应用分析[J].中国新技术新产品，2012（16）：97-97.