摘要：近年来，我们在变电设备红外测温工作中积累了丰富的经验，发现并解决了许多问题，如电力设备接触不良、绝缘不良、绝缘老化等现象，为电网的安全运行提供了可靠的保证。目前广泛应用的非致冷焦平面红外热像仪，针对电力设备发热的三种类型---电流致热、电压致热及磁效应致热，其测量参数的设置及测量方式的差异直接影响到发热缺陷的判断；另外各单位配置的测温仪的厂家、型号不同，以及测量者对红外热像仪的使用水平的差异，导致测量结果存在差异，测温数据误差大，准确性不高，这就造成了缺陷判断的模糊，红外精确测温技术为上述问题提出解决方案。因此如何科学、有效、规范的开展红外精确测温工作，提高红外测温的技术水平和管理水平就显得尤为重要。精确检测技术水平，对变电站设备异常发热的发现及设备状态评价有着极其重要的意义。
关键词：变电设备巡视；变电设备测温；变电设备红外精确检测
红外测温工作在变电设备巡视工作中做出了巨大的贡献。近年来，通过对隐患及缺陷治理，设备发热情况发现得越来越少，同时由于封闭式设备广泛普及，红外普测工作有了局限性。红外精确测量是一种精确测温方法，要求测量人员掌握红外热像仪的工作原理，修正红外热像图及各种参数，特别是对不同的被测设备外壳材料进行相关参数的调整，并熟悉设备结构特点、接线情况、运行状况，在现场检测过程中能捕捉到细小的温升变化。另一方面，运维管理单位应科学、有效、规范地组织开展红外精确测温工作。
一、导致设备发热的基本原因
变电设备发热原理可分为电流致热、电压致热、磁效应致热三种形式。根据运行经验，电气设备发热图谱可归纳为直观型热缺陷图谱及间接型热缺陷图谱。直观型热缺陷红外图像的特点为以故障点为中心的放射线性热像分布，故从热图谱中可直观地判断是否存在热故障，由温度分布可准确地确定故障位置；对于间接型热缺陷红外图像，例如绝缘介质受潮造成介质损耗增大引起发热；铁芯和导磁部位因绝缘损坏造成漏磁而形成局部涡流制热；电压型设备因内部元器件缺陷改变了电压分布而引起发热，此种发热过程较长，且为稳定发热。此外，很多与设备外壳相距不很远的内部故障所产生的热量不断传到外壳，改变了设备外表面的热场分布，该种类型的红外图谱呈现“等高线”式热源分布，故从设备外部对其相关部件进行红外热像检测，通过分析间接型热缺陷图谱可诊断出设备的大量内部故障。
二、红外精确检测具体要求
红外精确检测除满足一般检测的环境要求外，还要求将大气温度、相对湿度、测量距离等补偿参数输入，进行必要修正。正确选择被测设备的辐射率，也要考虑金属材料表面氧化对选取辐射率的影响。检测温升所用的环境温度参照物体应尽可能选择与被测试设备类似的物体，且最好能在同一方向或同一视场中选择。
检测时风速不大于0.5m/s；检测期间天气为阴天、多云天气、夜间或晴天日落2h后；避开强电磁场，防止强电磁场影响红外热像仪的正常工作；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，应避开人体热源等的红外辐射。
测量设备发热点、正常相的对应点及环境温度参照体的温度值时，应使用同一仪器相继测量。在安全距离允许的条件下，红外仪器宜尽量靠近被测设备，使被测目标尽量充满整个仪器的视场，以提高仪器对被测设备表面细节的分辨能力及测温准确度。
精确测温时，待测设备连续通电时间不小于6h，最好在24h以上；电流致热型设备最好在高峰负荷下进行检测；否则，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。为了准确测温或方便跟踪，应事先设置几个不同的方向和角度，确定最佳检测位置，并可做上标记，同时记录被检设备的实际负荷电流、额定电流、运行电压，被检物体温度及环境参照体的温度值，以供以后的复测用，提高互比性和工作效率。
三、红外检测图谱判断方法
表面温度判断法：主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根据测得的设备表面温度值，对照GB/T 11022中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进行分析判断。
同类比较判断法：根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行比较分析。
图像特征判断法：主要适用于电压致热型设备。根据同类设备的正常状态和异常状态的热像图，判断设备是否正常。注意尽量排除各种干扰因素对图像的影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。
相对温度、温差判断法：用温度判断法对显示温度过热的部位根据GB/T11022-1999中的有关规定进行诊断，它可用来判定部分设备的故障情况。由于负荷及环境温度不同时会影响红外诊断的结果，例如当环境温度低，尤其是负荷电流小时，设备的温度值虽未超过国家标准的规定值，但经验显示，往往在负荷增长或环境温度上升后，会引发设备事故，为此对电流型设备还可采用“相对温差法”来诊断故障，它是两台设备状况相同或基本相同的两个对应测点之间的温差与其中较热测点温升的比值的百分数。其表达式为
δt =
×100% =
×100%
式中 τ1，T1—发热点的温升和温度；
τ2，T2—正常设备对应点的温升和温度；
T0 —环境温度。
对于变电设备温升δt的值根据国家电网公司最新五通检测技术要求进行判别。
档案分析判断法：将检测结果与同一设备的基础红外热像图谱或原始的红外检测数据、不同时期的红外检测结果，包括温度、温升、温度场的分布进行比较分析，掌握设备发热的变化趋势。建立好红外检测结果的档案，同时还应参考其他检测结果，如气相色谱及介质损耗等的变化情况，进行综合诊断。
实时分析判断法：在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。
四、典型发热案例分析
隔离开关可以看作是两个并联支路，电阻分别为R1、R2，电阻大的支路，分流较小，发热轻；接触电阻小的支路，分流较大，发热重。两个接触点都发热，说明两个接触点均接触不良；一个发热、一个不发热，则说明不发热的点接触情况比发热点接触情况更糟。
为某主变测温时，发现两个箱沿螺丝严重发热，温度高达72.1ºC。这是变压器内部存在很大的漏磁场的缘故。螺栓过热在大容量电力变压器上较为多见，有的变压器的漏磁通最高可达20%以上，过热会引起密封胶垫局部老化，从而导致漏油，威胁变压器的安全运行。由于受到背景环境的影响，往往温度相差不大，这一现象是红外诊断中应细心观察捕捉。
开展红外检测工作永无止境，不断积累测温经验，深入开展设备精确测温，不断提升红外检修管理水平，提高发现、判断隐患能力；积极进行新检测仪器、新检测方法的探索和研究，不断积累设备运行资料，为科学开展红外检测积累经验。总之，通过对变电设备进行有效红外检测，及时消除变电设备发热缺陷，才能把事故消灭在萌芽中。在变电设备在线监测技术成熟并全面推广之前，红外精确测温将是变电运维检修人员发现设备异常发热的主要手段，对变电设备的可靠运行意义十分重大。
参考文献：
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[4] 国家电网公司《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》
论文作者:王剑秋,管丽君,刘荣军,曹爱华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
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