輸配電設備發熱故障溫度指示技術研究綜述

趙法強，黃洪松，胡琴，周坤，肖龍方,3

(1.深圳供電局有限公司龍崗供電局， 廣東 深圳 518122； 2.重慶大學 電氣工程學院 輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室， 重慶 400030； 3.重慶市電力公司市北供電局， 重慶 401120)

0 引 言

影響電力系統安全運行的因素眾多，其中一個重要且常見的因素是輸配電設備的問題。由于輸配電設備大多采用封閉式結構，導致散熱差，熱量逐步積累，設備局部溫度升高，危害設備的正常運行甚至減少設備的使用壽命。此外，許多輸配電設備在運行過程中，故障發生前溫度都會大幅上升，如果不能夠及時發現易造成重大的電氣事故。因此，對輸配電設備溫度進行直觀、有效地監測不僅關乎設備使用壽命，而且關乎電網的安全運行。

研究人員針對輸配電設備發熱故障特點提出了多種溫度指示技術，文中根據已有的研究成果將這些溫度指示技術總結歸納為紅外測溫技術、熱電偶傳感器技術、光纖光柵傳感器(Fiber Bragg Grating sensor, FBG sensor)技術、聲表面波(Surface Acoustic Wave, SAW)技術以及示溫變色材料技術。

1 輸配電設備發熱故障特點分析

輸配電設備發熱故障類型一般可分為外部故障和內部故障，外部故障一般是設備外露在空氣中的電氣接頭等部件引起的發熱故障；內部故障一般由設備內部的固體絕緣、油紙絕緣以及設備內部電路引起的發熱故障[1-2]。設備發熱原因較為復雜，根據其產生機理可以歸納為以下幾種：

(1)設備環境因素。避雷器、絕緣子等設備處于自然環境中，當設備所處環境為污穢等級較高地區，長期運行過程中不斷積污，下雨或霧霜條件下，污穢受潮，電阻分布不均，導致電壓分布異常，泄露電流增大，從而引起設備發熱，嚴重時造成相間短路，線路電流激增幾倍甚至幾十倍導致溫度異常；

(2)電介質性能下降。當輸配電設備絕緣介質在長期運行過程中老化受潮后，其絕緣性能下降，介質損耗增大，在同樣的運行環境中發熱增多，熱量堆積最終導致設備發熱；

(3)電路損耗。電路設計中導電材料和力學結構選擇設計不合理，安裝工藝不達標，出現導電材料氧化層未清理干凈，導電材料在所處環境下氧化，在外界作用力下電氣連接點松動等問題，這些現象都會引起電路電阻損耗增大導致發熱增多；

(4)設備鐵損。部分輸配電設備中存在磁回路，如果回路設計有缺陷，出現漏磁，設備的外殼一般為鐵制，則可能會在設備外殼產生渦流，導致設備發熱。鐵芯材料不合格或者在運行過程中劣化受損都會在磁回路中引起磁滯、磁飽和現象，損耗增多導致設備發熱；

(5)冷卻系統故障。例如充有油的輸配電設備可能會出現漏油，缺油后設備散熱不及時、不均勻就會直接導致設備溫度上升。

2 溫度指示技術

2.1 紅外測溫技術

紅外測溫技術是一種非接觸式測溫技術，應用十分廣泛。在自然界中的絕大多數物體都會向外界輻射能量，其中紅外能量有著十分明顯的溫度效應，與溫度有密切關系。因此，可以利用紅外輻射測量物體的溫度，由于物體向外輻射能量的能力與自身溫度滿足普朗克輻射定律，通過測量物體向外輻射的紅外能量即可計算得到物體的溫度[3-6]。

根據其測量原理可知，影響紅外測溫的因素主要有以下幾個[7-9]：

(1)環境因素。當環境溫度與被測物體溫度不一致時會引起測量結果的不準確，在輻射能量傳播的過程中，大氣的吸收、散射作用同樣會影響測量。大氣吸收和散射紅外輻射能，使得測量裝置測得的能量小于被測物體向外輻射的能量，導致測量結果不準確，特別當大氣中水蒸氣、顆粒物含量較高時更為嚴重。因此紅外測溫應在大氣環境穩定、清潔的條件下進行，保證其準確度；

(2)測量物體的熱發射率。每個物體的熱發射率都不相同，通過紅外測溫的前提是被測物體與紅外測溫儀的熱發射率相同，一般選取熱發射率與紅外測溫儀相同的物體A作為測量物，將其放置于被測物體表面，通過測量A的溫度來得到被測物體的溫度，如果所選測量物體A的熱發射率因表面破損而改變，則會影響測量結果；

(3)測量距離。紅外測溫儀接收到的輻射能量除了測量物體輻射的外，還可能包含大氣輻射、其他物體輻射以及太陽輻射，紅外測溫儀與被測物體之間的距離越長，其他輻射能量可能越多，最終的結果誤差也就越大。

文獻[10]首次將紅外測溫技術用于測量中壓開關柜接頭溫度，通過采取加強被測物表面紅外輻射信號及電路設計等措施，解決了由于紅外輻射信號微弱造成信號處理困難的問題，探測器收到紅外信號并發出反應被測物體與傳感器溫差的極弱的電信號，經過放大器處理，A/D轉換以及單片機處理后顯示被測物體溫度，成功實現了設備內部帶電部位的溫度紅外監測，為其他電氣設備的溫度監測提供了參考；在此基礎之上，文獻[11]利用紅外傳感器、計算機以及通信技術設計了開關柜接頭溫度的在線監測系統，結果表明在測溫距離不超過母排半徑的條件下，測量誤差均在±1 K之內，在不影響電氣設備安全運行的前提下，實現對開關柜溫度的實時監測；文獻[12]針對電弧爐變壓器的運行溫度特點，提出調整紅外溫度傳感器的發射率來匹配被測物體的發射率以提高溫度測量準確度，通過熱電偶校對確定紅外溫度傳感器發射率最佳值為0.8，經實驗驗證，在不同負載下，該變壓器的溫度測量值準確度較高，且誤差在允許范圍內，但是該研究僅適用于電弧爐變壓器的溫度測量，無法廣泛應用。

GIS開關觸頭廣泛地應用于電力系統中，由于SF6氣體對紅外輻射能的吸收作用，紅外測溫在GIS中的應用具有局限性，由HITRAN數據庫中可以查到一般紅外傳感器的吸收波段在714 cm-1～1 250 cm-1，而SF6的吸收波段在900 cm-1～990 cm-1，兩者的吸收光譜存在重合部分，因此要將紅外測溫應用于GIS就要消除SF6對紅外測溫的影響[13]，文獻[14]通過設計實驗平臺分析SF6氣體紅外光譜吸收特性，計算得到在測溫距離為0.5 m～1 m，壓強為0.4 MPa～0.6 MPa條件下，實際GIS的SF6氣體對紅外輻射的吸收率為0.115，對紅外測溫有著明顯的影響，對此提出了一種溫度補償算法，應用于不同電壓等級和壓強的GIS中的紅外測溫技術，其修正公式為：

T實際=t(1-0.0495+0.0492l+0.00943p-

0.0122l2-0.000588lp-0.000264p2)1/4

(1)

式中t為紅外測溫儀在0.5 m光程下測到的GIS內部溫度；p為GIS壓強；l為光程。

應用式(1)補償算法前后的測量誤差如表1所示，可見修正后測量誤差顯著下降，表明該算法可以明顯提高GIS內部接頭紅外溫度測量準確度。對于帶有屏蔽罩的GIS結構，紅外檢測難以直接測量開關觸頭的溫度，文獻[15]建立熱學模型，結合試驗得出開關觸頭溫度與屏蔽罩溫度之間的數學關系，從而通過測量屏蔽罩溫度得到GIS開關觸頭的溫度。

表1 測量結果誤差Tab.1 Error of measurement results

2.2 熱電偶溫度傳感器技術

將兩種不同性質的導體連接在一起形成閉合回路，連接點1和連接點2溫度不同時，兩點之間會產生電動勢，回路會產生一個電流，此電流大小由連接點之間的溫差所決定，這種效應即為熱電效應。熱電偶溫度傳感器就是基于熱電效應所設計的，溫度高的一端稱為熱端，熱端直接測量物體溫度，溫度低的一端稱為冷端，冷端一般處于恒溫狀態下。在導體材料確定的條件下，熱電偶的熱電勢大小只與兩連接點的溫差有關，因此測量熱電偶兩端的溫差電動勢的大小E(t)即可得到熱端溫度。國際溫標ITS-90制定了不同材料的熱電偶分度表，查表后依據公式即可計算出熱端溫度[16-17]。

E(t)=Er(t)+Δe(t)

(2)

Δe(t)=a+bt+ct2

(3)

式中E(t)為熱電偶兩端的溫差電動勢；Er(t)為溫度t下參考函數表中的熱電動勢;Δe(t)為熱電偶兩端的溫差電動勢與參考函數表中的熱電動勢的差值;a、b、c為常數。

熱電偶溫度傳感器測量結構簡單，測溫范圍大，能很好地適應不同復雜結構的測量對象，可以在斷路器、電動機、變壓器、避雷器和電纜接頭等復雜結構的溫度測量中廣泛應用，也能應用在運行溫度較高的輸配電設備測溫中。由于熱電偶溫度傳感器測量的是電動勢，需要進行大量的信號調理工作，將其轉換為溫度信號。熱電偶溫度傳感器需要與被測物體直接接觸，達到熱量平衡，但被測物體與熱電偶的熱端之間在進行熱交換時，處于一種不平衡的狀態，所以二者的溫度也并不相同，兩者之間的傳熱越強，溫度偏差就越大，因此熱電偶溫度傳感器測量精度較低，一般在1 ℃～2 ℃之間。熱電偶溫度傳感器除了在使用前需要檢定外，在使用過程中也要定期檢定，因為熱電偶一般為金屬材料，在長期使用后很容易被腐蝕氧化，熱學特性會發生改變，測量誤差增大，因此需要重新檢定減小誤差。

K型熱電偶一直以來主要依靠進口，我國自行研制了K型熱電偶[18]，與常規設計不同的是熱電偶Ⅰ～Ⅲ均采用了鎧裝結構，避免了軟裝結構與鎧裝結構連接點在惡劣環境下易斷裂的問題。熱電極的材料選用鎳鉻、鎳鋁，絕緣層材料選用Al2O3含量(質量百分比)不低于99.5%的高純氧化鋁，并且發在常規退火熱處理工藝的基礎上，對退火溫度進行了更精確地控制，調節保護氣氛的流量處于最優值，以保證熱電偶的均質和力學性能。該設計經試驗驗證，其響應時間平均值為0.301 s，測量誤差不超過0.2 ℃，通過1E級鑒定試驗，滿足使用要求。

文獻[19]結合藍牙與熱電偶傳感器技術設計了一套開關柜溫度的在線測量裝置，由藍牙發射模塊的熱電偶傳感器、藍牙接收模塊的溫度顯示器、局域網、主站終端組成。采用第三代GPS芯片SiRFstar III，為裝置的同步時鐘提供1PPS同步秒脈沖，保證了溫度測量的實時性，采用快速確認和展頻調頻的技術，禁止多臺設備同時使用相同頻率傳輸數據，通過展頻調頻技術，將固定的79個單獨且隨機選擇的頻率分配給每一臺設備使用，自動定期進行頻率更換，具有強大的抗干擾能力。該裝置可實現在安全帶電運行過程中，實時測量開關柜靜觸頭附近母排、開關柜出線電纜接頭、戶外高壓開關等部位的溫度，其平均傳輸速率為1 Mb/s。

文獻[20]設計了一種陶瓷熱電偶，由銦錫氧化物熱電偶制成，基于銦錫氧化物的陶瓷電阻溫度探測器也在不同的氧氣分壓下進行了熱循環，得到的電阻溫度系數是穩定的，幾乎不受氧氣分壓的影響。在此基礎上，開發了一種多功能傳感器，它將一個陶瓷RTD、一個陶瓷應變傳感器和一個陶瓷熱電偶集成在一個共同的基板上，能適用于渦輪發動機等極端環境下的溫度測量。

2.3 光纖光柵傳感器技術

光纖光柵傳感器是目前常用于應力和溫度測量的元件。在這種元器件當中，纖芯內存在一個作用等同于濾波器或反射的窄帶，當一束光射入光纖光柵時，滿足Bragg條件的波長將被反射，這個波稱為Bragg波長。光纖光柵的Bragg波長、有效折射率、周期滿足Bragg方程[21-25]：

λB=2ndfΛ

(4)

式中λB為光纖光柵的Bragg波長;ndf為反向耦合模有效折射率;Λ為光纖光柵周期。

當光纖光柵傳感器測量的溫度、應變等物理參數發生變化時，式中的參數ndf、Λ會改變，從而導致反射波長發生偏移，實際應用中，在此過程中外界因素對光纖光柵傳感器的影響可由下式表述[24-25]：

(5)

式中 ΔλB為光纖光柵波長偏移量；αf為光纖膨脹系數；ΔT為環境溫度改變量；ξ為光纖的熱管系數；pe為光纖的彈光系數；Δε為應變改變量。

從式(5)中可以看到光纖波長變化與所測量的溫度和應變有關，通過外部裝置等手段避免應變對光纖波長的影響，則可以得到波長與溫度變化的對應函數，即可通過測量波長來測量溫度。

文獻[26]提出一種新型的光柵傳感器熱的設計方法，采用熱膨脹大的環氧粘接金屬管，解決了涂層聚合物材料粘接強度弱和微彎曲的問題，提高了材料的熱敏性和對外力的屏蔽性，并且銅管和陶瓷管測量了該光纖光柵溫度傳感器的布拉格波長位移，結果顯示采用兩者的光纖光柵傳感器的熱敏感度是為使用時的3.3倍和2.8倍，因此可以通過使用熱膨脹系數大的金屬，提高光纖光柵溫度傳感器的熱敏感性。文獻[27]設計光纖光柵溫度傳感器的封裝結構，保證了光柵的松弛程度，傳感器的波長只與溫度變化有關，將光纖光柵傳感器技術應用于輸電導線的溫度監測。由于傳感器安裝在輸電導線上面，根據導線自身形狀特點和線路工作環境，采取了傳感器包裹輸電導線的方式安裝光纖光柵傳感器，固定夾具與導線之間加硅膠避免長期使用的磨損。光纜由傳感器處連接到光纜箱采用所設計的夾具固定，導線上每0.5 m～1 m一個固定點，桿塔上每2 m～3 m一個固定點。經過傳感器靈敏度測定試驗，結果表明溫度傳感器靈敏度9.8 pm/℃，分辨率為0.102 ℃，線性度為0.79%，所設計的光纖光柵溫度傳感器能夠準確測量輸電導線的溫度。

一般光纖光柵傳感器的封裝材料采用金屬，因此很難應用于內部為高壓環境的變壓器內部溫度監測。文獻[28]根據變壓器內部的環境特點，設計了專用于油浸式變壓器內部溫度測量的光纖光柵傳感器。套管與封裝均采用材料為聚四氟乙烯，具有耐高溫、耐腐蝕并具有高絕緣性的特點，能夠滿足變壓器內部使用，套管與封裝結構之間使用環氧樹脂膠粘接。經過多次標定實驗，確定其靈敏度為10.5 pm/℃～10.8 pm/℃之間，線性度與重復性誤差均小于2%，能夠實現油浸式變壓器內部的多點溫度監測。

2.4 聲表面波技術

聲表面波是指沿物體表面傳播的一種彈性波，聲表面波傳感器所需的能量通過無線傳輸獲得，是一種無源器件。聲表面波傳感器由壓電基片、叉指換能器和反射柵三個部件組成。壓電基片具有壓電效應，聲表面波在基片表面傳播過程中，由于外界環境因素的改變，如溫度、壓強濕度等，其傳播特性會發生變化，基片上的叉指換能器能夠將聲波能和電能相互轉換，通過分析聲表面波傳播特性的變化來獲知環境因素的變化情況[29-32]，而不同的壓電基片材料對應不同的環境因素，選取合適的基片材料，即可設計出只對溫度因素敏感的聲表面波傳感器，實現對物體溫度的測量。聲表面波傳感器有兩種工作模式，其結構如圖1所示。

圖1 聲表面波傳感器的兩種類型Fig.1 Two types of SAW sensors

延遲線型聲表面波傳感器是由天線接收到激勵信號傳遞給叉指換能器，叉指換能器完成能量轉換。聲表面波在壓電基片表面傳播，經過延遲后到達反射柵，然后反射回叉指換能器，由于壓電效應被再次轉換成激勵信號，通過天線傳遞給外部設備，完成聲能與電能的轉換，從而檢測聲表面波傳播特性的變化。

諧振型聲表面波傳感器的基本結構是在叉指換能器的兩邊設置兩個反射柵，形成全反射的 F-P腔結構。激勵出的聲表面波的中心頻率與諧振器的中心頻率相同時，聲表面波在反射柵間形成諧振，由于外界因素改變聲表面波中心頻率改變，諧振器的中心頻率隨之改變，檢測到的天線傳出的波信號變化，從而分析環境因素的改變。

文獻[33]提出了一種減小信號延時誤差的方法，測量了基于頻率估計的信號在第一反射鏡和最后反射鏡之間的最長延遲時間，測量了附加反射鏡之間的虛擬延遲時間相位差。最后，測量了最長延遲時間的相位差，該方法消除了相應反射鏡響應之間相位差的模糊，基于此方法設計了可同時接收12個SAW溫度傳感器的輸電線路測溫系統。

文獻[34]在高壓開關柜的無源無線測溫的研究中采用了聲表面波傳感器技術。將諧振型聲表面波傳感器安裝于高壓開關柜內部易發熱的測溫點，其反射波由無線測溫儀接收，無線測溫儀主要由DPS控制處理、射頻收發和外部接口三個模塊組成，進行信號處理，從反射波中獲取溫度信息，無線測溫系統結構示意圖如圖2所示。實驗測試結果表明在無線測溫儀與聲表面波溫度傳感器的距離在5 m內，均能有效檢測到反射信號， 30 ℃～100 ℃溫度范圍內無線測溫系統的溫度測量結果最大誤差在±1 ℃。

圖2 無線測溫系統結構Fig.2 Structure of wireless temperature measurement system

在金屬氧化物避雷器MOA的長期運行中，MOA的荷電率可能會超出其最大值，電阻片會老化導致擊穿造成電力事故。對MOA運行狀態的傳統檢測方式為測量MOA的泄漏電流全電流或泄漏電流的阻性分量來判斷其狀態，這種方法受MOA的電氣參數影響較大，且測量結果不精確。文獻[35]采用負溫度系數熱敏電阻對聲表面波傳感器進行校準，通過芯片ADM2587E連接聲表面波傳感器與主控制器，提高了控制可靠性，結合雷電流采集信息綜合判斷線路避雷器的運行狀態。文獻[36]提出通過測量MOA的溫度來判斷其運行狀態，為了不影響MOA的密封性和電氣性能，同時還能實時監測MOA內部溫度，采用聲表面波溫度傳感器來設計監測系統，通過對實際MOA的溫度監測試驗，結果表明基于聲表面波傳感器的溫度監測系統不會影響MOA正常運行，且能有效測得其內部溫度，為MOA運行狀態檢測提供了新方法。

2.5 示溫變色材料技術

示溫變色材料是一種在不同溫度情況下，材料的物理或化學性質發生變化，自身吸收光譜發生改變，從而呈現出不同的顏色的材料。將示溫變色材料制備成涂料涂覆在電氣設備表面或制成貼片，當電氣設備表面溫度升高，示溫變色材料溫度變化達到變色溫度時，示溫變色材料呈現出不同的顏色。在示溫變色材料中，根據示溫是否可逆，可將示溫變色材料分為可逆示溫變色材料和不可逆示溫變色材料。不可逆示溫變色材料在使用過程中，只能記錄以往的溫度情況，但不能實時地監測溫度。可逆示溫變色材料可以較好地反映當前狀態下被監測區的溫度狀況。20世紀80年代以后國外示溫變色材料的發展趨向于低溫及可逆兩方面，并趨于向日常應用方面發展，如印刷、紡織服裝和娛樂等。可逆示溫變色材料在21世紀初也成為國內研究的重點。

目前對變色材料的研究集中在中低溫范圍和可逆技術方面，此類變色材料技術日本較為先進，國內在此方面的研究處于起步階段，國內已有研究的變色溫度范圍一般在20 ℃～40 ℃，多應用于紡織、防偽等行業，而變色溫度范圍在40 ℃～70 ℃的可逆變色材料都采用國外產品。可逆變色材料的原理一般分為以下幾類[37]：

(1)晶格轉變。金屬離子化合物在溫度升高后晶格變化導致顏色改變，溫度降低后晶格隨之恢復，顏色恢復；

(2)結構或配位數改變。部分金屬配合物的不同結構或配位數的顏色不同，這種隨溫度變化的結構或配位數變化是可逆的；

(3)結晶水得失機理。部分元素的無機鹽如Co、Ni，其無機鹽在有無結晶水時顏色不同，因此得失結晶水的可逆反應可以實現變色；

(4)PH值變化機理。部分高級脂肪酸在升溫后羧基分子活化，PH值發生改變，與酸堿指示劑作用發生顏色變化；

(5)電子得失機理。這類材料由電子給予體、電子接受體和溶劑混合而成，電子給予體、電子接受體無色體發生電子轉移形成發色結構顯示顏色，升溫后在溶劑中發色結構解體而消色。

文獻[38]利用化學氣相沉淀法在玻璃上制備了TiO2-VO2熱敏性變色薄膜材料，這種復合材料具有光致親水性、光催化性,在54 ℃具有熱敏變色的性質。文獻[39]利用結晶水得失機理來檢測溫度，讓(CHN2)CuCl4物質吸水形成綠色的水合物(CHN2)CuCl4H2O，當溫度升高到43 ℃左右時失去結晶水形成了(CHN2)2CuCl4，顏色變為黃色，當溫度降低時又吸水形成綠色的(CHN2)2CuC14H2O。

目前在電氣領域應用的溫致變色材料極少，文獻[40]根據220 kV輸電線路工況特點選取變色材料做成的涂層，應用于輸電線路金具的發熱故障檢測，其變色溫度為150 ℃，試驗測試結果表明在140 ℃時金具涂層顏色發生改變，能夠滿足220 kV輸電線路金具的發熱故障檢測要求。文獻[41]基于變色材料發明了一種輸電線路接點溫度指示器，防止因接頭過熱導致斷線發生電氣事故。

針對輸配電設備發熱故障的典型溫度范圍，團隊研究了基于電子得失原理制備的可逆變色材料，用于輸配電設備發熱故障檢測。選擇結晶紫內酯和雙酚A作為電子給予體和電子接受體，硬脂酸作為溶劑，通過試驗篩選出最佳配比，制備出了變色溫度在75 ℃的示溫變色材料，為了提高示溫涂料的耐候性能和避免涂料變色后融化，將示溫涂料微膠囊化，選擇尿素、甲醛溶液作為囊壁原材料，將其包裹在囊壁材料內，為變色材料提供一個與外界隔離的獨立空間，選擇硫化硅橡膠(RTV)作為填料，制備最終的示溫涂料。變色性能試驗結果表明，示溫涂料從69 ℃藍色開始變淺，77 ℃完全變為白色，且RTV含量越低，變色效果越明顯，具有可逆性。

3 討論與分析

隨著傳感器技術和材料科學的發展，以及測溫原理的不斷完善，輸配電設備的溫度檢測技術水平也越來越高，目前紅外測溫技術、熱電偶溫度傳感器、光纖光柵傳感器、聲表面波技術在包括電網在內的各領域應用較為廣泛，但由于自身特性，光纖光柵傳感器及聲表面波技術在電網輸配電設備溫度測量中部分場景無法應用；示溫材料測溫發展相對較慢，在電網中的實際應用并不廣泛。輸配電設備發熱故障溫度指示技術均存在自身優勢以及局限性。

(1)紅外測溫技術較為成熟，該技術不需要接觸到被測物體，不會干擾被測設備的狀態，測溫儀本身也不受溫度場的損傷；測量溫度范圍廣，為非接觸測溫，所以紅外測溫儀可以不處于被測物體環境中，而是工作在正常的溫度環境下，因此測量溫度范圍極大；測溫響應時間快；靈敏度高，只要物體溫度有微小變化，輻射能量就有較大改變，可進行微小溫度變化的物體的溫度測量和溫度分布測量。其缺點在于易受環境因素影響，尤其對于光滑金屬表面的測溫讀數影響較大，局限于測量物體外部溫度，不方便測量物體內部和存在障礙物時的溫度；

(2)熱電偶溫度傳感器具有結構簡單、溫度測量范圍寬、 準確度較高、穩定性好以及熱慣性小的特點[42-43]。其缺點是靈敏度低，抗噪性差；熱電偶必須要進行定期檢定，人工檢定工作量大，易出錯，耗時長，而自動檢定系統售價整體偏貴；熱電極為金屬材料，易腐蝕，需經常維護；熱電偶溫度傳感器冷端的溫度需要保持恒定，而隨著輸配電設備運行環境改變，溫度也會不同，此時冷端的溫度會隨之改變且其冷端補償困難。因此，熱電偶溫度傳感器一般用于工業中的溫度測量；

(3)光纖光柵傳感器的材料絕緣水平高、體積小、重量輕，其溫度測量精度高，無需供電，具有優異的絕緣性能和抗電磁干擾性能，穩定性好。其不足之處是用于輸配電設備溫度檢測時，為了避開測溫區域復雜的環境，光纖只作為光信號傳輸元件，由于存在光纖與傳感頭的光耦合問題，增加了系統的復雜性，且對機械振動之類的干擾較敏感；

(4)聲表面波技術為無線無源的溫度測量方式，不會影響被測物體的高壓絕緣性能，無需電池，避免一定的安全隱患，安全性與可靠性高，安裝簡單。無源溫度傳感器體積小，與讀取器之間數據無線傳輸，安裝方便靈活，不受設備結構和空間影響；響應時間極快，可實現實時在線測溫。不足之處在于其傳感器設計較為困難，無線傳輸距離較短，一般在十米內，測量精度低，易受設備振動等外界因素影響；

(5)示溫材料測溫技術操作簡單方便，不需要其他測量儀器設備，操作人員易掌握，特別適合于日常的發熱故障巡視檢測；該技術具有較寬的使用范圍，對于金屬與非金屬物體均可以實現測溫；對于機械運轉部件、結構復雜設備、對溫度分布不均且面積較大的設備的溫度監控具有極大優勢。其局限性在于不能測量封閉設備內部和肉眼所觀察不到的部位，目前對于輸配電設備發熱故障溫度點的示溫材料研究較少，缺乏相應變色溫度的材料。

輸配電設備安全穩定運行是電網安全的一個重要環節，減少輸配電設備發熱故障，監測輸配電設備運行溫度對降低電網事故有著至關重要的作用[44]。因此要求對輸變電設備運行過程中溫度的進行實時監測管理，快速掌握其運行狀況。結合現有溫度指示技術的特點分析，未來研究方向應著重于解決溫度指示技術中存在的不足，開發出受電磁場、振動等環境因素影響小，適用于復雜結構，操作及安裝簡單，響應快，穩定性好的溫度指示技術。一方面，傳感器技術的改進需要材料科學的進一步突破，研發出能應用于傳感器技術且性能更為優異的新材料，但材料科學突破難度較大；另一方面，可考慮廣泛應用示溫變色材料，其變色機理研究較為成熟，有機物、無機物反應過程研究清晰，研究開發出適應輸變電設備發熱故障溫度檢測的示溫變色材料的可行性較高，還可以通過圖像識別技術實現遠程監測，易于滿足輸變電設備發熱故障溫度檢測的發展要求。

4 結束語

從現有研究中可以知道，各項技術均存在局限性，需要進一步地研究完善溫度指示技術，實現在輸配電設備溫度指示的廣泛應用。紅外測溫技術可遠程測溫，響應時間快，靈敏度高，缺點是易受環境影響，不適用于復雜結構；熱電偶溫度傳感器結構簡單，測溫范圍寬，穩定性好，缺點是靈敏度低，抗噪性差，維護工作復雜；光纖光柵傳感器具有測量精度高、穩定性好的特點，缺點是易受機械振動干擾，在輸配電設備測溫中應用場景受限；聲表面波技術安全可靠性高，結構簡單，響應時間快，缺點是靈敏度較低，測量距離短：示溫材料測溫技術操作簡單，應用環境廣，缺點是不能測量封閉環境的物體溫度。

輸配電設備溫度指示技術趨勢是向無線無源，可視化，簡單化，實時化的方向發展。而示溫材料測溫操作極為簡單，不需要搭建線路、信號傳輸轉換等，對被測物體形狀結構沒有要求，測量結果簡單可視，可為輸配電設備日常巡視提供極大方便，需要更多的研究者們探尋適用于輸配電設備發熱故障溫度指示的示溫材料，研究出顏色變化顯著、變色靈敏、耐候性好、易于制備的示溫材料，使其在輸配電設備示溫中廣泛應用。