红外测温在变电站设备发热中的应用 高曼龙 张凯 白睿（忻州供电公司’ 摘要：在电力系统中，由于电气设备发热缺陷而引发的设备事故 （１）不接触、不停运、不取样、不解体。我们运用红外测 频繁发生，从而影响电网的稳定运行。红外测温技术在变电运行中的 温技术对设备进行监测时，设备正常工作时，要想实现其 应用越来越广泛，高压设备中一些比较隐蔽或者发展中的缺陷不容 易发现，但可通过红外测温技术及时发现缺陷并进行准确的处理，避 监测功能，需要找出设备故障引起的异常红外辐射和异常 免电力系统事故发生。本文概述了电气设备红外测温技术的基本原 温度场。 理、技术特点和分析判断方法，并通过一次典型的电力设备发热处理 红外测温技术在设备检测中的应用是比较广泛的，操 进行了分析说明。 作也比较简单，可保持原来的系统运行状态。运用这一技 关键词：红外测温缺陷 术进行监测，能够监测到真实可靠的信息，保障操作安全。 ０引言 ②采用被动式检测，操作上不复杂也不麻烦。因为红 我们在检测电气设备发热故障时，可以采用一种行之 外监测探测设备相关部位自身发射的红外辐射能量，可以 有效的办法就是红外测温技术。它是一种产生于欧美国家 不利用辅助信号源，也可以不利用其他的检测装置，便能 的新型非接触测试技术，我国近几年才从国外引进并应 够尽快的找到运行中设备的一些不正常情况，这样能够保 用，目前在我国的电力行业中得到了广泛的应用。这一技 障操作的安全性。所以，这一技术不管是从诊断手段上来 术主要使用来检测发电厂和变电站电气设备温度，查找相 讲，还是从操作上来说都不麻烦。 关的故障。 ⑧扫描成像的范围大，速度快，通过屏幕显示出的状 因此，近年来发展了电力设备状态红外监测技术，用 态快捷、灵敏、形象、直观，可实现高效率的检测功能，劳动 以随时监测电力设备的运行状况，对保障电力设备乃至电 强度也不高。 网的安全运行起到了积极作用。 （ 有利于计算机分析，不断走向智能化。红外成像诊 １红外测温技术的基本原理和特点 断仪器除了能对设备的工作情况分析处理，还可从设备红 １．１基本原理 外图像有关参数中得到某些运算结果，进而再作进一步的 从物理学的角度来讲，世界上的一切事物都会发射人 分析和处理，他可以很快的发现设备中存在故障的属性、 眼无法看见的红外辐射能量，而且这种能量会随着物体的 发生的部位以及有多严重。 温度的升高而变得更强。带电设备的红外测温技术属于一 ⑤不仅能够定性反映是不是有设备故障，还能从量上 种新发现的技术，它能够在带电设备致热效应的协助下， 体现出故障的严重性。能够在一定程度上增加设备试周 接收物体辐射出的红外线能量，进而得到被测物表面温 期，慢慢实现代替预试，降低停电频率，避免某些不正确的 度。这一技术实施的原理是不管哪一物体，当其温度高于 操作等不安全情况的发生。这样我们不管是在人力、物力 绝对零度（一２７３ｏｃ）时，其自身的分子运动就会辐射出波 还是时间上都能够减少很多。 长不一样的红外线。我们可以通过红外测温仪得到被测物 ⑥如果设备使用的时间过长，或者是存在某种安全隐 的表面温度，这一仪器通过镜头接受功能，将被测物体辐 患，能够对其进行随时的跟踪监测，保障其正常运行，充分 射出的红外线转换成相应的电信号，经过系统的自动处理 利用其可使用时间。它能更好的完成电力设备的状态管理 转换成视频，之后热图像会通过屏幕显示出来，以上就是 和向状态检修的过渡，能够管理其管辖范围内的全部 红外测温技术的工作原理。这种方法，能够在很远的范围 设备的运行状态的温度，还可以对不同设备的状态演变情 内对目标进行热状态图像成像和测温并分析判断。 况进行合理的维修，同时能够对设备维修质量进行点评。 １．２技术特点 ⑦红外诊断在很多领域都是可以应用的，效益、投资 红外测温技术的一些特点表现在： 比高。我们现在也已开发了不少的电力预防性试验测试方 （上接第１８３页） 状态的显示均正常。工业水泵与上位机通讯系统研制成 况，消除了之前没有通讯系统时给车间生产带来的安全隐 功。 患。为保证车间安全生产起到了积极的作用。 ４总结 我们将ＰＬＣ控制柜接线图、工业水泵控制柜接线图 ４．１经济效益分析 归纳到ＣＡＤ电子版图纸存档。将ＰＬＣ控制程序、上位机 本次研制工业水泵与上位机通讯系统硬件投入费用： ＩＦＩＸ系统程序备份到移动硬盘，并建立软件程序档案。供 继电器６个：每个继电器单价１ ９８元。共计１ １８８元 在今后的工作中使用。 连接线３０米，价格１０３元，合计１１８８＋１０３＝１２９１元 参考文献： …海心．西门子ＰＬＣ开发入门与典型实例（修订版）．人民邮电出 ４＿２间接效益 版社２０１０．８． 本次活动虽然没有直接的经济效益。但是，实现了中 ［２］ｉＦｉｘ３ ５中文使用手册．２００８． 控工在中控室上位机上可随时监视到工业水泵的运行情 １３］ｍ厂《能源管理系统竣工图》． １８４ 法，但是却没有哪种方法能够在全部的电气设备中检测出 ２．４热谱图分析法 我们在判断设备有无异常的时候，还可以采用热图谱 其可能出现的全部故障。但是我们还要注意的是，红外诊 断技术在发电厂、变电站、配电等所有高压电气设备中的 分析法。这种精密测量诊断方法在实际的应用中取得了良 应用还是取得了不错的效果，能够很好的检测出设备出现 好的效果，现在在对电压致热设备的诊断中应用的比较普 的各种故障。 遍。 我们在对各个时期的检测数据进行分析的时候，要能 从被测设备的各检查点表面温度值来看，再与《带电 够分析出设备参数的变化趋势和变化速率，这样才能判断 设备红外诊断技术应用导则》中的规定进行比照，慎重选 出设备是不是发生了异常。需要强调的是我们要想使用这 择变压器等主设备的环境参照体和正常相。当有些设备发 种方法进行检测是建立在有充分的红外检测设备的有关 热是由于电流致热引起的，或者是由电磁效应造成的，可 数据的基础上的。 ２红外测温技术的判断方法 ２＿１表面温度判断法 ２．５档案分析法 ３测温中的注意事项 我们在实际的测温过程中，要想保证结果的准确度， 制设备各部件、材料和绝缘介质的温度和温升极限的有关 规定，以及环境情况，气候条件、负荷来具体的处理设备属 就要注意以下几点：①被测物体的发射率一定不能出现错 于何种性质的缺陷。这种方法不仅操作上方便易行，而且 误。②根据所选监测对象的差异，温度环境的参照物也要 实用性也比较好，在实际的运用当中收到了良好的效果， 发生相应的变化。⑧在同类比较中，我们不能使仪器与各 需要注意的是，当负荷不大、故障点发热情况表现的不是 对应点的距离产生不一致的情况，同时方位也不得出现不 很突出时，就不能保障正确的做出故障判断。因此用这种 致的现象。④在检测时，要注意不要在同一方位，各个方 方法进行监测时只适用于不太复杂的外部热故障的判断。 位都要检测好，求出最热点的温度值。⑤如果设备运行时，通过测量到的设备表面温度值，再根据高压开关设备和控 一２．２相对温差判断法 没有正常的发热，要做好相关的记录，记录下真实的负荷 我们要想更好地运用这一技术，做出正确的故障的分 电流和相别及环境温度参照物的温度值。４电气设备热缺陷及其性质的分类 析，对电流致热型设备来说，当设备的导流部分热态不正 检测电气设备和线路的热缺陷，我们可以采用红外技 常时，应进行准确测温，按公式［（Ｔ１一Ｔ２）／（Ｔ１一ＴＯ）］× １ Ｏ０％算出相对温差值，电流致热型设备的相对温差判据 术，如变压器、断路器、互感器、电力电容器、电力电缆、导 线、绝缘子串、设备二次配线端子箱及照明配电盘等设备 如表１所示。 表１ 电流致热型设备的相对温差判据 的电流、电压致热现象，这样能够及时有效的避免某些重 大事故。我们所说的电气设备热缺陷，一般情况下就是指 设备类攒一一＝ 函 塑 豢篆 在某种检测方法的协助下，找到其在某种原因的影响下而 导致的发热情况。 ４．１电气设备发热源。电气设备在工作的情况下，后 受到电流、电压的共同影响，可能出现一下热故障：电阻损 耗发热、介质损耗发热、铁损致热等。 ４．２导致热缺陷的因素有很多种，一般情况下分为外 部故障和内部故障两种。（ｊ［）外部故障：某些部件如果长时 间的在空气中裸露着，受到温度的影响，再加上湿度的变 其中，发热点的温度用Ｔ１来表示；正常相的温度用 化，有可能导致表面结垢而造接触不良，也可能会在外力 Ｔ２来表示；环境参照体的温度用Ｔ０来表示。通常情况下， 的作用下导致部件的破坏，所以会使导电截面积变小，进 我们在判断电流致热设备时，采用的是相对温差，这样在 而发热。如接头不能很好地连接，螺栓，垫圈没有被压紧； 确定红外诊断结果时可以不受负荷及环境温度的制约。 长时间运行导致的腐蚀氧化：未采用质地良好的元器件， ２．３同类比较法 或者是采用良好的加工安装工艺，都可能会造成导体的损 顾名思义，这种办法就是将同类的设备进行对比，具 伤等。②内部故障：顾名思义，就是电器内部本身故障。从 体来讲，就是同一回路的同型设备和同一设备的三相，即 电气设备的内部结构以及其工作状态来看，综合传热学理 它们的状况、环境温度及运行历史背景相同的同型设备进 论，分析金属导电回路、等引起的传导、对流，我们可以根 行对比。在操作上主要是比较同类设备的对应部位温度 据电气设备外部表现出来的温度分布热像图，来找出是发 值，这种发放不难检测出设备是不是处于正常的工作状 生了哪种内部故障。 态。我们在具体的应用中要注意三相设备同时产生发热故 从致热性质上来讲，一般情况下将电力设备的过热分 障的可能性。这种方法不仅适用于电流致热设备，而且也 成两种情况来考察，即电流致热和电压致热。前者是指电 适用于电压致热设备。而且电压致热设备用允许温升和同 流通过导电回路电阻而造成的发热，这种故障一般会发生 类允许温差来判断也是没问题的。 在设备连接件处，工作中不难被发现。后者是指运行电压 １８５
