摘要：随着科学技术的不断进步，红外测温技术已经开始成为电力行业一种应用广泛的检测设备故障的手段。采用红外测温技术，能够直观、形象地查找出各种隐藏故障，具有较高的准确性。在红外检测过程中，不需要对电力设备进行停电，不需要对运行参数做出任何改变，就能够准确反应出故障部位与性质，通过维修，确保设备能够正常安全运行。所以，该技术在变电站设备缺陷诊断之中的运用，具有非常积极的现实意义。
关键词：红外测温技术；变电站；缺陷诊断；故障
1 引言
过程的连续性是电力生产与供应的一大特点。在电能的产生、输送、分配的任何一个环节存在故障的话，都会直接或间接的影响到整个系统的正常安全运动。中间环节的设备一旦出现问题，将有可能会导致巨大的经济损失，甚至生命财产安全受到威胁。变电站作为电力系统中的中间关键环节，它的稳定运行与否直接关系到整个电力系统的运动。采用红外测温技术对运行中的电力设备进行诊断，是一种新型技术。它在设备运行时进行检测，不会影响到设备的正常运行，这种不停电、不接触、大面积扫描成像的特点以及准确高效地发现电气设备热缺陷的优点是实现状态检修的最有效手段。
2 红外测温技术原理
红外测温技术主要根据辐射测温的原理对温度进行远程测量，它的响应时间比较短、传热性能好、灵敏度高。红外线是介于可见光红端与微波之间的电磁辐射。它又分为近红外、远红外与中红外、极远红外四种波段。在电磁波连续频谱中处于无线电波与可见光之间。红外线辐射是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子与原子无规划的运动。分子与原子运动强烈，辐射能量就大，反之，就会小[1]。
在自然界中，只要物体的温度高于绝对零度，它都会向外界辐射各种波长的红外线，温度越高的话，辐射红外线的强度越大，这其中就会有 0.76 至 1000um 的红外线。通过红外探测器可以将物体所发射的辐射功率信号转变为电信号。通过对于成像着墨的输出信号，完全可以模拟扫描出物体表面温度的空间分布。通过数据线，在显示屏上将会形成一定的热图像。红外测温系统由光学系统、光电探测器、信号放大器与信号处理、显示输出系统组成。红外能量在光电探测仪上转成电信号，通过放大器与信号处理电路，形成被测目标的温度值。
3 红外测温技术对检测环境的要求
3.1 环境温度
一般来讲，被测设备与环境温度最好保持在有一定的温度值，如果低于 5 度的话，检测效果有可能会存在不准确的问题。红外测温技术的使用环境应该保持正常工作温度。
3.2 空气湿度
温度与湿度都会影响到红外测温仪的正常工作效果。一般来讲，正常测温时空气湿度不宜大于 85%[2]。
3.3 天气条件
在实施红外线测温技术时，不应该在雨、雪、雷、雾等一些恶劣的天气环境下执行，风速不应该超过 0.5m/s，当风速超过这一数值时，应该利用公式进行一定的修正，才能得到正确的结果。
3.4 光线要求
外界光线对于测量的结果影响比较大，这主要是因为红外测仪就是通过接收目标的辐射能量波来进行测量的。外界光线越弱，将会使测量结果越准确。所以对于室外测温时，最好是选择日落后、日出前或是阴天等光线不足时进行，如果是在室内进行检测的话，最好要关闭照明设备，避免光线直射。
4 电气设备发热缺陷类型与特点
从位置上来看，电气设备的发热缺陷主要分为两种缺陷，内部缺陷与外部缺陷。
外部缺陷主要是指致热效应部位外露，局部过热后传导到其他部位，在红外图像中，将会显示出以此为中心的热场图，可以进行直观判断出故障的部位，并能直接检测缺陷。
它的故障原因主要由：元件连接不好，螺栓没有完全压紧；接触面长期运行而氧化；大气中有腐蚀气体、灰尘；设备本身的材质质量不佳，安装过程不良；机械振动导致的导体实际截面降低；电流不稳等等。
内部缺陷主要是指致热部位被封闭，通过与故障部位相接触的液体、气体、固体发生热交换，这种发热过程相对较长，稳定进行，要通过红外成像，对设备表面的温度场进行充分比较分析才能确定出缺陷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
电气设备内部热缺陷的主要原因有以下几种：内部导电部分连接不良、触头接触电阻过大；内部受潮；绝缘材料老化严重；电压分布不均、泄露电流过大；内部润滑不良、缺油。[3]
5 变电站内部设备常见发热故障诊断
5.1 变压器与电抗器
涡流损耗造成的箱体发热。一般来讲，变压器在漏磁时，会发生涡流损耗，这会导致变压器箱体或螺杆发热，它的热成像特征是以漏磁穿过区域为中心，形成层次相对分明的不规则圆环，温度不会超过 95 度。
内部引起发热。变压器内部接触不良，会导致发热，箱体局部温度会升高，它的热谱图将不会具有环流形状。
沿路管道堵塞。它的热成像特征是堵塞部分的管道因为没有参与循环，所以会出现低温区，而其他部位则会温度相对较高，这种差异化将会在热谱图上非常明显。
变压器内有积水或高压套管缺油。由于油枕或套管内油与气辐射的热量不同，在热谱图中可以非常清楚地看到油气分界线。
5.2 组合电器
一般来讲，组合电器的外壳都是金属制成的，测温时只能测量外壳的温度。根据相关规定，对于运行人员易触及的部位其允许温升为 30K，如果操作时不触及的话，则允许为 40K，运行人员不触及到的个别部位允许为 60K。[4]
5.3 真空与 SF6 断路器
内部连接件不良。它可以分为三种缺陷程度，一种是温差大于20%、小于 80%的为一般缺陷，高于 80%而小于 95%的为重大缺陷，而高于 95%的则为紧急缺陷。
外部连接件不良。它的热成像特征是一处以发热点为中心的热谱图。
5.4 互感器
互感器缺陷主要分为以下几个主要症状与原因。内部损耗异常、内部连接件接触不良、器体缺油与外壳发热。
互感器表面温度上升异常，35-100kV 电磁型电压互感器表面最大的温升不应超过 5K，相间温差不应该超过 1.5K。对于超过温升的设备必要时可以采用结合其他的方式进行测试结果分析。其他几种形式与前面所述类似。[5]
5.5 金属氧化物避雷器
红外线测温时，如果发现金属氧化物避雷器整体或是局部有明显发热的话，均要属于异常情况。10kV 避雷器最大温升不超过0.5K，35kV 为 1K，相间温差不应该超过 0.5K。
5.6 并联电容器
正常电容器测温中会出现中上部和顶部铁索有明显的温度上升，这属于正常范围内。如果整体都会发出温度上升严重时，则表明电容异常，相关规定为相对温差不应该大于 30%。
6 结束语
红外测温技术是一种有效的、快速的测温手段，在使用过程中，需要注意一些环境因素，通过积累多种经验，对结果做出正确判断。
虽然目前还存在着一定的问题，但这种先进的技术手段前景非常广阔，将为变电站设备与电网安全运行提供重要的技术支持。[6]
参考文献：
[1]闻玉凤，李艳林，李岭．红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用[J].中国新技术新产品，2011（5）．
[2]郭滨．胜利油田企业电网变电站在线测温技术研究[D].济南：山东大学，2012（6）．
[3]罗永旭，张冰．红外测温技术在检测电气设备热缺陷中的应用[A]中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会，2010（8）．
[4]林晋．基于红外测温技术的设备缺陷诊断方法研究[D].保定：华北电力大学，2010（9）．
[5]谢庆华．红外诊断技术在带电设备缺陷诊断中的运用[J].四川电力技术，2012（4）．
[6]张建利，马季，张同建．基于远红外测温的农村变电站设备故障诊断[J].中国电力教育，2010（5）．
论文作者:刘琳琅
论文发表刊物:《电力设备》2018年第9期
论文发表时间:2018/7/2
标签：测温论文; 缺陷论文; 技术论文; 设备论文; 变电站论文; 温度论文; 部位论文; 《电力设备》2018年第9期论文;