紅外測溫在輸變電設(shè)備檢測中應(yīng)用

摘?要：紅外測溫因具有快捷、方便、靈敏度高、非接觸性遠(yuǎn)距離測量、無須使被測設(shè)備停運(yùn)或解體等優(yōu)點(diǎn)，因此在電力系統(tǒng)故障診斷中得到廣泛應(yīng)用。在理論分析基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從所測量設(shè)備、外界環(huán)境影響、檢測人員因素、運(yùn)行負(fù)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(shù)在高壓輸變電設(shè)備中更深入、更精確的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：紅外測溫;參數(shù)設(shè)定;對策分析

一、 引言

隨著狀態(tài)檢修、提高供電可靠性等理念的提出，目前國內(nèi)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(fā)現(xiàn)變電站內(nèi)的斷路器、瓷套、電容器、電抗器等設(shè)備故障，由于紅外測溫工作中極易受到環(huán)境、氣候、檢測距離等因素的影響，給高壓輸變電設(shè)備的紅外檢測、紅外診斷工作帶來了一定的難度。根據(jù)有關(guān)成像探測資料、結(jié)合工作實(shí)踐，對影響紅外檢測精度各種因素及對策進(jìn)行分析。

二、 ?紅外測溫技術(shù)

（一）紅外測溫工作原理

根據(jù)普朗克輻射定律，所有溫度高于絕對零度的物體都會(huì)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(shù)以此為依據(jù)，通過測量被測物體輻射紅外能量的多少，經(jīng)過黑體標(biāo)定，從而得出被測物體的溫度。

（二）紅外測溫儀

帶電設(shè)備的紅外診斷技術(shù)是一門新興的學(xué)科，它是利用帶電設(shè)備的致熱效應(yīng)，采用專用設(shè)備獲取從設(shè)備表面發(fā)出的紅外輻射信息，進(jìn)而判斷設(shè)備狀況和缺陷性質(zhì)的一門綜合技術(shù)。1953年，瑞典 AGA 公司（即后來 AGEMA 公司）研制出世界上第一臺(tái)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(shè)備檢查的商用熱像系統(tǒng)問世，并取得了良好效益。國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司采用瑞典 FLIR 生產(chǎn)的較為先進(jìn)的 P30，操作界面已漢化，同時(shí)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(gè)重要性能指標(biāo)，一般來說儀器最大測溫范圍內(nèi)都有幾個(gè)包含在其內(nèi)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(gè)小的測溫范圍：-40～120 ℃，0 ℃～500 ℃，350～1 500 ℃。對高壓輸變電設(shè)備連接器進(jìn)行檢測時(shí)，一般連接器溫度均不會(huì)過高，且為了充分保證檢測精度，所以一般檢測時(shí)可以優(yōu)先選用較低一檔的范圍，當(dāng)檢測到個(gè)別發(fā)熱接頭超出該溫度范圍后，再另行調(diào)整。

2. 材料輻射率調(diào)整的影響

一切物體的輻射率都在 0～1 的范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(jìn)行紅外檢測時(shí)，首先應(yīng)對儀器設(shè)置不同的輻射率參數(shù)。高壓輸變電設(shè)備連接器多數(shù)為鋁材料，所以一般對輸電線路連接器檢測時(shí)儀器的輻射率可設(shè)為 0.90，當(dāng)檢測其他等設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)不同材料進(jìn)對儀器設(shè)定不同輻射率系數(shù)。

3. 其他參數(shù)影響

在檢測時(shí)除了應(yīng)根據(jù)被測物體的輻射率來調(diào)整儀器內(nèi)的輻射率參數(shù)，還應(yīng)對儀器中的環(huán)境溫度、大氣溫度、檢測距離、相對濕度、大氣穿透率均應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)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(diào)整所有參數(shù)，只要了解各參數(shù)對檢測結(jié)果影響的重要性，就可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。各參數(shù)對檢測結(jié)果影響由大到小的順序?yàn)椋狠椛渎省h(huán)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(jù)實(shí)際情況，酌情進(jìn)行調(diào)整即可滿足要求。

（二）環(huán)境因素的影響及對策

1. 大氣吸收影響

雖然電力設(shè)備紅外檢測儀主要波段是遠(yuǎn)紅外（8～14 μm），其在大氣中穿透性較強(qiáng)，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(dǎo)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(shí)，散射相對嚴(yán)重。因此應(yīng)盡量在無雷、雨、霧、雪、空氣濕度不大的環(huán)境條件下并盡量靠近被測物進(jìn)行紅外檢測工作。

2. 風(fēng)力因素影響

在風(fēng)力較大的環(huán)境下，受到風(fēng)速的影響，發(fā)熱缺陷設(shè)備的熱量會(huì)被風(fēng)力加速散發(fā)，使裸露導(dǎo)體及接觸件的散熱系數(shù)增大，而使熱缺陷設(shè)備的溫度下降，所以紅外檢測工作不應(yīng)在大風(fēng)天氣進(jìn)行。《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》中也明確規(guī)定紅外檢測不宜在風(fēng)速超過 0.5 m/s 的環(huán)境下進(jìn)行，但一般檢測時(shí)風(fēng)速都不會(huì)過大，所以風(fēng)的因素對檢測精度的影響不是太大。

3. 環(huán)境溫度影響

當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，一方面，由于發(fā)熱缺陷設(shè)備的散熱條件好，很容易向周圍環(huán)境進(jìn)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(jù)實(shí)際檢測經(jīng)驗(yàn)，相同設(shè)備夏天檢測得到的溫度明顯高于冬天檢測時(shí)的溫度。所以高壓輸變電設(shè)備檢測工作最好在迎峰度夏前的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，若在溫度較低環(huán)境下檢測到發(fā)熱接頭時(shí)，在環(huán)境溫度升高后必須及時(shí)進(jìn)行跟蹤復(fù)測。

4. 太陽輻射影響

太陽光的反射和漫反射在 3～14μm波長區(qū)域內(nèi)，這一波長區(qū)域與紅外熱像儀的波長區(qū)域相同，極大地影響了紅外熱像儀的圖像質(zhì)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(shè)備的穩(wěn)定溫升上，所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)熱接頭時(shí)，跟蹤復(fù)測工作最好選擇在陰天或沒有太陽光照射的時(shí)間段進(jìn)行，而且平時(shí)檢測過程中必須避開陽光直接照射或反射入鏡。

（三）現(xiàn)場檢測人員的影響

電氣設(shè)備紅外熱像檢測是保證電力安全生產(chǎn)服務(wù)的一項(xiàng)帶電檢測技術(shù)，儀器操作較為復(fù)雜，分析、處理的數(shù)據(jù)煩冗，且所使用的儀器一般都較為昂貴。從事電氣設(shè)備紅外熱像檢測人員應(yīng)了解紅外檢測技術(shù)的基本條件和診斷程序，熟悉紅外測溫儀的工作原理、技術(shù)參數(shù)和性能，掌握儀器的操作程序和調(diào)試方法;應(yīng)接受有關(guān)的紅外熱像檢測技術(shù)的培訓(xùn);應(yīng)了解被檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、外部接線、運(yùn)行狀況和導(dǎo)致設(shè)備故障基本因素。

（四）負(fù)荷大小的影響

設(shè)備運(yùn)行中負(fù)荷常有不同，負(fù)荷不同將直接影響設(shè)備缺陷部位的溫度，負(fù)荷率大時(shí)，缺陷相對暴露明顯。故障設(shè)備的發(fā)熱情況與設(shè)備的實(shí)際負(fù)荷大小有較大的關(guān)系，但目前尚無可靠的公式來說明這二者之間的關(guān)系，所以在檢測過程中應(yīng)記錄好當(dāng)時(shí)的所檢測線路的運(yùn)行負(fù)荷，最好結(jié)合調(diào)度中心，盡量在設(shè)備負(fù)荷高峰狀態(tài)下進(jìn)行檢測。當(dāng)在較小負(fù)荷率的情況下檢測到故障點(diǎn)時(shí)，應(yīng)引起注意，當(dāng)負(fù)荷率高時(shí)必須跟蹤復(fù)測。

參考文獻(xiàn)：

[1]田裕鵬.紅外檢測與診斷技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]胡紅光.電力紅外診斷技術(shù)作業(yè)與管理[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]胡世征.電氣設(shè)備紅外診斷的相對溫差判斷法及判斷標(biāo)準(zhǔn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998，22（10）：10-12.

作者簡介：秦杰芬，保定久鼎保互電氣有限公司。