紅外測溫在輸變電設備檢測中應用

摘?要：紅外測溫因具有快捷、方便、靈敏度高、非接觸性遠距離測量、無須使被測設備停運或解體等優點，因此在電力系統故障診斷中得到廣泛應用。在理論分析基礎上，結合實際工作經驗，從所測量設備、外界環境影響、檢測人員因素、運行負荷因素、判別方法因素等方面，探討清除或減小這些因素影響的方法，為紅外檢測技術在高壓輸變電設備中更深入、更精確的應用提供參考。

關鍵詞：紅外測溫;參數設定;對策分析

一、 引言

隨著狀態檢修、提高供電可靠性等理念的提出，目前國內很多電力公司開展了帶電紅外檢測工作。紅外檢測能有效地發現變電站內的斷路器、瓷套、電容器、電抗器等設備故障，由于紅外測溫工作中極易受到環境、氣候、檢測距離等因素的影響，給高壓輸變電設備的紅外檢測、紅外診斷工作帶來了一定的難度。根據有關成像探測資料、結合工作實踐，對影響紅外檢測精度各種因素及對策進行分析。

二、 ?紅外測溫技術

（一）紅外測溫工作原理

根據普朗克輻射定律，所有溫度高于絕對零度的物體都會輻射紅外能量，所輻射紅外能量的多少和物體溫度的高低成正比。紅外測溫技術以此為依據，通過測量被測物體輻射紅外能量的多少，經過黑體標定，從而得出被測物體的溫度。

（二）紅外測溫儀

帶電設備的紅外診斷技術是一門新興的學科，它是利用帶電設備的致熱效應，采用專用設備獲取從設備表面發出的紅外輻射信息，進而判斷設備狀況和缺陷性質的一門綜合技術。1953年，瑞典 AGA 公司（即后來 AGEMA 公司）研制出世界上第一臺紅外熱像儀，主要用于軍事方面。隨后于 1965 年第一套用于電氣設備檢查的商用熱像系統問世，并取得了良好效益。國網山東省電力公司檢修公司采用瑞典 FLIR 生產的較為先進的 P30，操作界面已漢化，同時具備照相功能。

三、 ?檢測的影響因素

（一）儀器性能對檢測的影響

1. 溫度范圍的影響

測溫范圍是測溫儀的一個重要性能指標，一般來說儀器最大測溫范圍內都有幾個包含在其內的較小的測溫范圍，比如儀器的最大測溫范圍是 -40～1 500 ℃，一般還把它分為幾個小的測溫范圍：-40～120 ℃，0 ℃～500 ℃，350～1 500 ℃。對高壓輸變電設備連接器進行檢測時，一般連接器溫度均不會過高，且為了充分保證檢測精度，所以一般檢測時可以優先選用較低一檔的范圍，當檢測到個別發熱接頭超出該溫度范圍后，再另行調整。

2. 材料輻射率調整的影響

一切物體的輻射率都在 0～1 的范圍內，影響材料輻射率的因素主要有材料種類、表面粗糙程度、理化結構和材料厚度等，而輻射率對紅外檢測精度有很大影響。因此在對不同材料進行紅外檢測時，首先應對儀器設置不同的輻射率參數。高壓輸變電設備連接器多數為鋁材料，所以一般對輸電線路連接器檢測時儀器的輻射率可設為 0.90，當檢測其他等設備時應根據不同材料進對儀器設定不同輻射率系數。

3. 其他參數影響

在檢測時除了應根據被測物體的輻射率來調整儀器內的輻射率參數，還應對儀器中的環境溫度、大氣溫度、檢測距離、相對濕度、大氣穿透率均應做相應的調整，但這并不意味著每拍攝一張紅外圖像之前均需要重新調整所有參數，只要了解各參數對檢測結果影響的重要性，就可以根據實際情況進行調整。各參數對檢測結果影響由大到小的順序為：輻射率、環境溫度、大氣溫度、檢測距離、相對濕度、大氣穿透率。所以日常檢測只需要根據實際情況，酌情進行調整即可滿足要求。

（二）環境因素的影響及對策

1. 大氣吸收影響

雖然電力設備紅外檢測儀主要波段是遠紅外（8～14 μm），其在大氣中穿透性較強，但由于空氣中的水蒸氣、二氧化碳、臭氧等氣體分子及塵埃等懸浮粒子的吸收或散射，導致紅外輻射在傳輸過程中受到一定的衰減，特別是大氣中的云、霧等水滴與紅外輻射的波長差不多時，散射相對嚴重。因此應盡量在無雷、雨、霧、雪、空氣濕度不大的環境條件下并盡量靠近被測物進行紅外檢測工作。

2. 風力因素影響

在風力較大的環境下，受到風速的影響，發熱缺陷設備的熱量會被風力加速散發，使裸露導體及接觸件的散熱系數增大，而使熱缺陷設備的溫度下降，所以紅外檢測工作不應在大風天氣進行。《帶電設備紅外診斷技術應用導則》中也明確規定紅外檢測不宜在風速超過 0.5 m/s 的環境下進行，但一般檢測時風速都不會過大，所以風的因素對檢測精度的影響不是太大。

3. 環境溫度影響

當環境溫度較低時，一方面，由于發熱缺陷設備的散熱條件好，很容易向周圍環境進行散熱;另一方面，傳輸過程中空氣吸收的能量較多;而且根據實際檢測經驗，相同設備夏天檢測得到的溫度明顯高于冬天檢測時的溫度。所以高壓輸變電設備檢測工作最好在迎峰度夏前的一段時間內進行，若在溫度較低環境下檢測到發熱接頭時，在環境溫度升高后必須及時進行跟蹤復測。

4. 太陽輻射影響

太陽光的反射和漫反射在 3～14μm波長區域內，這一波長區域與紅外熱像儀的波長區域相同，極大地影響了紅外熱像儀的圖像質量和測溫精度，再加上太陽光照射造成被測物體的溫升，將疊加在被測設備的穩定溫升上，所以當發現發熱接頭時，跟蹤復測工作最好選擇在陰天或沒有太陽光照射的時間段進行，而且平時檢測過程中必須避開陽光直接照射或反射入鏡。

（三）現場檢測人員的影響

電氣設備紅外熱像檢測是保證電力安全生產服務的一項帶電檢測技術，儀器操作較為復雜，分析、處理的數據煩冗，且所使用的儀器一般都較為昂貴。從事電氣設備紅外熱像檢測人員應了解紅外檢測技術的基本條件和診斷程序，熟悉紅外測溫儀的工作原理、技術參數和性能，掌握儀器的操作程序和調試方法;應接受有關的紅外熱像檢測技術的培訓;應了解被檢測設備的結構特點、外部接線、運行狀況和導致設備故障基本因素。

（四）負荷大小的影響

設備運行中負荷常有不同，負荷不同將直接影響設備缺陷部位的溫度，負荷率大時，缺陷相對暴露明顯。故障設備的發熱情況與設備的實際負荷大小有較大的關系，但目前尚無可靠的公式來說明這二者之間的關系，所以在檢測過程中應記錄好當時的所檢測線路的運行負荷，最好結合調度中心，盡量在設備負荷高峰狀態下進行檢測。當在較小負荷率的情況下檢測到故障點時，應引起注意，當負荷率高時必須跟蹤復測。

參考文獻：

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作者簡介：秦杰芬，保定久鼎保互電氣有限公司。