紅外測溫技術在電力測控系統中的應用

吳曉松

（廣州科易光電技術有限公司，廣東廣州，510000）

0 前言

在通過紅外測溫技術進行電力測控的過程中，相關單位與工作人員一定要對紅外輻射以及紅外測溫原理做到足夠重視，明確紅外測溫技術在電力測控系統中的主要應用優勢。然后再以此為依據，根據電力測控系統的實際運行需求，對紅外測溫技術加以合理應用，包括電力運維巡視、隔離開關發熱檢測、線夾發熱 檢測、電壓熱缺陷檢測等。通過這樣的方式，才可以讓紅外測溫技術的應用優勢得以充分發揮，滿足電力測控系統的實際工作需求，促進電力行業在當今時代中的良好發展。

1 紅外輻射與紅外測溫概述

1.1 紅外輻射

對于所有物體而言，只要其原子、分子發生了不規則運行情況，其原因都只有一種，即溫度超出了絕對溫度。在這樣的情況下，物體表面便會不斷有紅外線輻射。紅外線屬于一種人眼不可見的電磁波，其波長在760nm-1mm之間。就整體而言，紅外線的波長比微波的波長小，比可見光的波長大。對于紅外線的輻射波長，可按照以下公式進行計算：

其中，λ代表紅外線輻射波長，其單位是cm；C代表紅外線速度，其取值與光速相同，約為3*1010cm/s；v代表光頻率，其單位是Hz。

1.2 紅外測溫原理

紅外測溫的最大優勢是設備與被測點間接接觸以及不停電檢測。在通過紅外測溫技術進行電力測控的過程中，通常需要將環境溫度參照體、溫差、溫升以及相對溫差等的相關概念加以應用。其中，環境溫度參照物用T0表示，該物體可以體現出周邊的環境溫度，這個溫度雖不是當時的環境溫度，但卻和被測物體所處的環境相同，可在對被測物體溫度測量中作為對照。溫升用TS表示，其單位是K，它是被測物體溫度和環境參照物在環境屬性相同時的差值，其計算公式如下：

其中，Tk1代表被測物體的表面溫度，其單位是K；Tk2代表環境溫度參照物的溫度，其單位是K。

溫差用Tc表示，其單位是K，它是同一個被測物體不同位置或不同被測物體之間存在的溫度差值，其計算公式如下：

其中，T1代表高溫點，其單位是K；T2代表低溫點，其單位是K。

相對溫差用δT表示，其計算公式為：

其中，t1與T1代表測溫位置的溫度差值以及溫度值；t2以及T2代表對稱測溫位置的溫度差值以及溫度值。

而在通過紅外測溫技術進行電力測控的過程中，首先是通過紅外測溫儀對各個設備的表面溫度進行采集，以此來實現大致發熱部位的確定；然后通過計算機和相關公式對獲取到的表面溫度進行計算，以此來實現缺陷性質、位置極其嚴重程度的確定[1]。通過這樣的方式，便可為電力測控系統的自動化故障隔離提供科學參考。

1.3 紅外測溫技術在電力測控系統中的主要應用優勢

在電力測控系統中，通過紅外測溫技術的應用，可讓發熱設備的輻射圖像在顯示屏上清晰顯示，以此來實現各個電力設備的運行監測和故障診斷。就目前的電力測控系統來看，紅外測溫技術的主要應用優勢包括以下幾個方面：第一是可隨意移動，從而實現全方位的電力設備監測。第二是不需要接觸到電力設備便可進行測溫，從而實現監測效率和準確性的良好保障。第三是具有輻射特征，可在獨立工作的同時保障監測的實時性。第四是所有的監測結果都將以圖像的形式呈現在電力測控系統顯示屏上，并通過不同的計算機實現電力測控系統的數據共享，從而為電力運維提供重要依據。第五是不科學評估各個電力設備的實際運行狀態，盡最大限度避免主觀因素對評估結果的影響。

2 電力測控系統中的紅外測溫技術主要應用方向

2.1 在電力運維巡視中的應用

在電力運維工作中，日常巡視是一項關鍵內容，良好的日常巡視不僅可讓電力設備運行中的很多安全問題被及時發現，也可以使其得到全面的質量監督與安全隱患排查。在傳統的電力運維巡視中，常用的方法有三種，包括目測、耳聽以及觸摸。但是由于受到各方面因素的影響，加之檢修運維人員的專業水平參差不齊，往往會讓一些隱蔽性的問題得不到及時發現。久而久之，這些隱蔽性問題便會發展成越來越大的安全隱患。而通過紅外測溫技術的合理應用，便可有效避免上述問題，通過設備表面溫度異常情況來準確判斷其存在的缺陷，從而實現各個電力設備故障及其安全隱患的及時獲悉[2]。這樣的電力運維巡視模式不僅可顯著降低運維工作人員的工作量與作業強度，同時也可以讓很多人為巡檢難以發現的電力設備問題得以及時發現和解決。這對于電力運維巡視效果的提升和電力設備的安全穩定運行都具有非常好的保障作用。

2.2 在隔離開關發熱檢測中的應用

隔離開關長時間處在空氣環境下，在和空氣中的氧氣、水分接觸后，便會產生氧化反應，使其中的一些重要部件氧化損壞，電流便無法在這些損壞的部件中流通，這樣的情況便會使隔離開關出現電流發熱問題。同時，由于隔離開關是整個電力系統中操作次數最多的一個裝置，在長期的操作之后，隔離開關自身的靈敏度便會逐漸降低，刀口接觸面也會受到很多不均勻壓力的作用，這些情況都會使隔離開關出現嚴重的表面溫升現象。除此之外，在初期進行隔離開關安裝的過程中，如果技術人員并未嚴格按照規定進行安裝，便會為隔離開關的后續應用預留很多問題，從而使其出現高溫甚至過熱現象。當溫度上升到了一定程度后，隔離開關便很容易損壞，甚至會引發電力火災事故，對電力系統的安全、穩定運行造成嚴重的不良影響。為有效避免上述問題或事故的發生，具體運維中，就需要通過紅外測溫技術對隔離開關進行溫度檢測，以便及時發現隔離開關的溫度異常情況，使其得到及時處理。通過這樣的方式，才可以實現隔離開關發熱問題的有效解決，在確保電力系統整體運行效果的同時盡最大限度提升其安全性。

2.3 在線夾發熱檢測中的應用

在電力系統的運行中，線夾發熱是的主要原因是導線運行時間過長或接觸不良。而無論是何種原因導致的線夾發熱，都會對電路中的很多操作帶來不利影響，甚至為整體電力系統的安全穩定運行預留重大隱患。為避免此類情況的發生，便可通過紅外測溫技術來監測和分析線夾發熱輻射，以此來判斷其接觸狀態是否良好。與傳統的線夾監測技術相比，紅外測溫技術可以更加精準地測量出線夾的具體溫度，并通過測量溫度與參考溫度之間的對比來判斷線夾發熱問題的嚴重程度，以此來為電力測控系統的自動隔離和異常提示發出等操作提供科學、準確地參考[3]。通過這樣的方式，便可讓電力系統中的線夾發熱問題得以及時發現，避免線夾發熱所帶來的不良影響，讓電力系統的運行質量及其安全得到最大限度地保障。

2.4 在電壓致熱缺陷檢測中的應用

在電力系統的運行過程中，電壓致熱缺陷的主要形成原因包括電力設備中的絕緣裝置出現異常、電流泄露以及電壓分布異常等。在通過傳統檢測技術進行電力運維檢測的過程中，通常并不能在電壓致熱缺陷的早期階段將其發現。在電壓致熱缺陷所導致的溫升情況被發現時，其溫度數值一般會較額定溫度上限高出30%以上，這樣的情況就意味著電力設備已經存在了重大缺陷，并具有很大的安全隱患。為避免上述情況的產生，就需要將先進的紅外測溫技術引入到電力測控系統中，以此來實現相應電氣設備電壓致熱缺陷的及時診斷[4]。這對于電壓致熱缺陷的及時解決以及電力系統運行效果的提升都將十分有利，讓設備質量及其運行安全得到最大限度地保障。

3 電力測控系統中的紅外測溫技術應用實例分析

為實現紅外測溫技術的合理應用，使其在電力測控系統中的應用優勢得以充分發揮，本次特以某變電站的220KV刀閘發熱問題為例，對電力測控系統中的紅外測溫技術應用進行分析，具體情況、檢測、分析與處理方式如下：

3.1 項目概況

本次所研究的某變電站投運時間是2007年12月底，該變電站中的高壓設備有三個電壓等級，分別是220KV、110KV以及35KV。從投運開始，該變電站中的所有設備運行狀態都良好，其母線主要通過兩條線路進行雙電源供電，其中包括220KV的A線路供電以及220KV的A1線路供電。2022年5月6日，上級要求對A變電站中的220KVB段進行全面的GIS檢修，檢修過程中，需要將220KVA2線路跨接到本次所研究的變電站中，為其進行單電源供電。在此過程中，該變電站的電力運維班組提前對具體的項目實施方案和保電方案進行了編制與組織，安排在5月10日全面完成該變電站的巡視工作，并對220KV的A2線路間隔實施紅外測溫。在5月15日到6月6日期間，A變電站中的B段母線處于停電狀態，在此過程中，該變電站每天都進行一次特巡工作，并對220KV的A2線路間隔實施紅外測溫。

3.2 紅外測溫技術檢測

按照電力運維工作組所制定的項目實施方案和保電方案，運維工作人員一直定期進行線路特巡和紅外測溫操作。在5月26日14時的巡檢工作中，運維工作人員在220KV的A2線路間隔紅外測溫時發現，其中的2#刀閘三相底座連接位置出現了發熱情況，其中的A相溫度測量值是79.5℃，B相溫度測量值是37.7℃，C相溫度測量值是38.3℃，而環境溫度參照體的溫度是26℃。表1為本次紅外測溫工作中的A2線路各個刀閘底座連接位置溫度測量數據。

表1 本次紅外測溫工作中的A2線路各個刀閘底座連接位置溫度測量數據

通過上述紅外測溫結果與分析可知，在220VA2線路中，2#刀閘的A相底座連接位置存在發熱情況。而通過紅外測溫技術進行精確跟蹤測量之后發現，2#刀閘A相底座連接位置的發熱溫度基本在79.5℃保持穩定。經計算得出，發熱部位的相對溫差為78.7%，其熱圖像中的熱電溫差在15K以下，按照帶電設備紅外測溫方面的相關規定，該刀閘底座連接位置的發熱缺陷并不是十分嚴重，可判定為一般性缺陷。

3.3 缺陷分析與處理

為明確2#刀閘底座連接位置的熱缺陷原因，在A變電站中的B段母線停電之前，運維工作人員特在5月10日14時對2#刀閘所在線路間隔短進行了紅外測溫，經紅外測溫結果發現，在2#刀閘三相底座的連接位置，A相的溫度測量值是33.2℃，B相的溫度測量值是32.5℃，C相的溫度測量值是33.3℃，環境溫度參照體的溫度是25℃。通過測量結果可見，此時的2#刀閘A相底座連接位置的溫度正常。在A變電站中的B段母線停電之后，220KV的A2線路負荷從原來的158MW上升到了376MW。由此可初步判斷出，2#刀閘連接底座發熱的主要原因是線路負荷過大。因為該變電站在A變電站中的B段母線停電過程中主要通過220KV的A2線路進行單電源供電，所以在具體處理中，針對該缺陷，并不適用于停電處理措施的實施。基于此，該變電站運維組特將日負荷曲線作為依據，制定了以下的應對方案：第一，對A2線路2#刀閘中的A相底座連接位置加強特巡工作，其特巡時間從原來的每日一次增加到每日六次，其中，第一次特巡時間定為每日3:00；第二次特巡時間定為每日7:00；第四次特巡時間定為每日11:00；第四次特巡時間定為每日15:00；第五次特巡時間定為每日19:00；第六次特巡時間定為每日23:00。第二，特巡過程中，主要采用紅外測溫技術來進行該發熱位置的檢測，時時關注該位置具體的溫度變化情況，一旦發現該缺陷位置的溫度異常升高，由一般性缺陷轉變成了嚴重性缺陷，應立即與調控中心進行聯系，并通過降低負荷的方式來進行處理，必要的情況下可實施停電處理。

4 結束語

紅外測溫技術是當今電力測控中的一種關鍵技術形式，通過該技術的應用，不僅可在不接觸被測設備的情況下實現其運行溫度的準確獲取，同時也可以避免人為因素以及其他因素對電力設備運維檢測的不良影響。基于此，電力單位與運維工作人員一定要對此項技術加以合理應用，以此來確保電力測控系統的應用效果，為電力系統故障和隱患的及時發現與及時解決提供科學依據，并進一步促進現代化電力行業的良好發展。