紅外測溫技術條件下的變電設備缺陷診斷研究

摘要：我國國民用電需求快速增長，因此必須保證變電設備的穩定運行。變電設備故障會影響整個供電系統，必須及時準確地診斷出變電設備的熱缺陷，保證設備的安全穩定運行。文章對紅外測溫技術條件下的變電設備缺陷進行了研究，從紅外測溫技術原理、對檢測環境的要求、變電設備缺陷的類型和特征、紅外檢測的方法等方面展開了分析。

關鍵詞：紅外測溫技術；變電設備；缺陷診斷；設備故障；供電系統；熱缺陷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM507 文章編號：1009-2374（2015）31-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.072

變電設備最基本的要求是供電的穩定性和連續性，這樣才能滿足人們對電力的需求，因此必須定期對變電設備進行狀態檢修。紅外檢測技術具有效率高、安全性高、準確度高、圖像直觀、不受電磁干擾等特點，如今已在變電設備檢修中得到廣泛應用，成為其狀態檢測的重要方法。變電設備在線檢測與故障判斷技術能夠很大程度地降低設備的維修成本，提高工作效率和經濟效益。

1 電力設備缺陷紅外診斷的基本原理

1.1 紅外測溫技術原理

紅外測溫技術是在輻射測溫原理的基礎上，通過非接觸的方式對溫度進行測量。其具有響應速度快、導熱性能好、準確度高等優勢，它是以紅外輻射理論的三大定律為基礎的。紅外線在日常環境中廣泛存在著，大多數物體自身的分子和原子都在進行無規則的運動，并輻射出熱紅外能量，且輻射紅外線的強度隨物體溫度的增加而增加。紅外探測器能夠將物體所輻射出的紅外信號轉變為電信號，再通過輸出的成像信號就能夠模擬出物體表面溫度的分布情況。紅外測溫系統主要是由光電探測器、光學系統、信號放大器、信號處理器以及顯示輸出系統組成。

1.2 紅外測溫技術對檢測環境的要求

1.2.1 環境溫度。被檢測設備和環境溫度應不低于5℃，若溫度過低，則會影響檢測的準確性。

1.2.2 空氣濕度。空氣濕度不得高于85%，否則同樣會影響到測試的效果。因此，檢測工作也盡量在春、秋等干燥的季節進行。

1.2.3 天氣狀況。采用紅外測溫技術進行設備診斷時，應該盡量選擇天氣狀況良好的時候，避免雨雪、大霧、大風等天氣。

1.2.4 光線條件。光線對檢測的結果具有很大的影響，因為紅外測溫技術是通過接收物體的輻射波進行檢測的。光線越弱，對檢測越有利。因此，一般選擇夜間或者陰天時候進行；而若是在室內檢測的話，則應該將燈關閉，減少光線的影響。

1.3 變電設備缺陷的類型和特征

1.3.1 外部發熱缺陷：主要體現在設備裸露部分導致的熱故障，如裸露接頭的熱故障，當設備局部的溫度過高時，則該部分輻射的紅外線也隨之增強，通過探測儀就能迅速捕捉到這部分散發的輻射能，并在顯示屏上顯示出熱場圖，那么就可以根據熱場圖來判斷設備故障的位置。外部發熱缺陷產生的原因主要有：螺栓未壓緊，連接不好；接觸面長期被腐蝕和氧化；設備的材質質量不過關；電流不穩定等。

1.3.2 內部發熱缺陷：設備的內部缺陷與熱效應有關，當固體、液體或氣體被封閉在設備的內部時，將會產生熱導作用，其發熱時間較長，其產生的紅外線強度也較高，因此通過紅外成像技術能夠檢測設備的溫度及其輻射出的紅外線，從而對故障進行確認和檢修。內部發熱缺陷產生的原因主要有：內部導電部分接觸不良；電阻過大；設備內部受潮；材料老化；電壓差異較大；設備內部潤滑度不夠等。

2 紅外診斷的方法

為了提高檢測的準確性，我們必須學會對設備診斷綜合分析的方法。應該根據天氣條件、環境溫度、電流大小以及發熱部位，采取合適的推導方式并進行綜合分析判斷。目前，我們主要采用的分析判別方法有以

下五種：

2.1 表面溫度判別法

由設備的表面溫度值來確定設備缺陷的性質。若表面溫度超過一定標準，則可根據溫度超標的程度、設備負荷率的大小、設備承受機械應力的大小等來確定設備缺陷。其優點在于有嚴格的參照體系，對缺陷的定義比較明確。但缺點是環境參照體與正常相的選擇對檢測的結果有很大的影響。

2.2 同類比較法

它是指同時比較同型設備同一回路的三相，比較其運行狀況、環境溫度以及熱干擾相，也稱為相間比較或者橫向比較。通常情況下，我們可以比較同類設備的對應部位溫度值，從而判斷出設備是否存在故障。如：在對變壓器進行故障診斷時，可將三相相同部位進行溫升來橫向比較判斷，它能很容易地判別各種設備的內部及外部熱故障。其優點在于能夠方便且準確地判斷出變電設備是否正常，缺點是受參照物選擇的約束性比較大。

2.3 同相或縱向比較判別法

所謂縱向比較法是指將紅外測溫在不同時間段所測得的數據進行比較分析的方法。在進行比較時，應考慮溫度的變化，將前后的數據進行一定的換算，才能找到缺陷的準確起因。它適用于兩種缺陷的存在。此外，前后不同運行負荷對檢測結果也有影響，應該將此因素充分考慮進去再進行比較和判斷。其優點在于能夠準確地對故障進行定位，缺點同樣是受制于參照物的選擇。

2.4 檔案分析判斷法

檔案分析判斷法是指把變電設備紅外的所有數據進行整合并建立技術檔案，檢測到的紅外數據和檔案數據進行比較的方法。它常常被用于結構復雜的設備檢測。在應用此種判斷方法時，我們可以對比檔案中的數據，掌握設備發熱變化情況。其優點是能夠發現設備早期故障，缺點在于需要積累大量的圖片資料。

2.5 特征圖譜判別法

通過對同一設備不同時期的圖譜進行分析比較，能夠了解設備故障經歷的一系列變化，早早地發現故障。變壓器在正常運行的情況下，其各部位的表面熱分布及溫升都在正常范圍之內，而當變壓器發生故障時，故障點所產生的熱量將通過傳導作用影響到整個變壓器表面的熱分布及溫升變化。由此，我們可以通過對比設備的特征紅外圖譜來判定設備是否存在缺陷。其優點在于能夠方便地進行檢測定性分析，缺點在于需要建立紅外成像的圖譜檔案。

3 結語

紅外測溫技術是一種高效的測溫手段，在變電設備缺陷診斷中具有不可或缺的地位。但是在實際的應用中，還必須綜合考慮各種環境因素，才能得到更加準確的檢測結果。目前，紅外測溫技術在電力行業中應用廣泛，雖然已取得了一定的技術及經濟效益，但仍具有很大的發展空間，相信隨著技術的不斷成熟，紅外測溫技術將在安全生產中發揮更大的作用。

參考文獻

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[2] 聞玉鳳，李艷林，李嶺.紅外測溫技術在變電站設備缺陷診斷中的應用[J].中國新技術新產品，2011，（5）.

作者簡介：劉佳（1989-），男，遼寧人，深圳供電局有限公司變電管理一所助理工程師，研究方向：電氣工程。

（責任編輯：蔣建華）endprint