紅外測溫技術在變電站設備缺陷診斷中的應用探討

高峰

（國網(wǎng)淮安供電公司，江蘇淮安，223001）

0 引言

我國現(xiàn)階段，國家的電力系統(tǒng)中，安全是非常重要一個環(huán)節(jié)，所以對于如何才可以保障電力系統(tǒng)的安全工作和電力設備可以安全正常的運行變得以為的重要。其中的變電站中的設備是可以直接保障電力系統(tǒng)正常運行的基礎。如果變電站設備出現(xiàn)了故障，不僅僅會出現(xiàn)安全事故的發(fā)生，還會直接影響到電力的傳輸，從而無法滿足社會中人們正常生活的電力需求，導致了對社會產(chǎn)生了非常嚴重的影響。所以變電站的設備對于電力系統(tǒng)的運行起到了決定性的因素。使用紅外測溫技術可以直接對變電站中的設備進行直觀形象的診斷，可以更加準確的將設備中出現(xiàn)的缺陷進行準確的判斷和檢測。從而降低了設備出現(xiàn)故障的幾率，確保了電力系統(tǒng)安全正常的運行。，同時對于紅外檢測技術來說不會直接影響到變電站設備的正常運行，相比于以前的變電站設備的檢測技術來說，其特點在操作上、安全性上以及可靠性上更加的突出。使用紅外測溫技術的檢測人員進行檢測變電站設備過程中，不許對設備進行接觸和關閉，只需要在很遠的地方進行操作就可以獲得設備全面成像信息，就可以達到對設備的不停止運行的情況下，高效準確的將設備的缺陷進行檢測。因此，在紅外測溫技術才需要咋變電站設備的缺陷診斷中得到有效的利用。

1 紅外測溫技術的工作原理原理與技術特點

紅外測溫技術主要依靠的是輻射測溫原理以及三大紅外輻射理論定理產(chǎn)生的一種新型技術，功能是要是在不直接去對被檢測的設備進行接觸下就可以直接準確、高效的對設備進行全面的檢測。所以通過紅外測溫技術的原理可以直接了解到該技術具有的優(yōu)勢：檢測準確性、安全系數(shù)高以及測溫時間短等。同時也是紅外測溫技術被應用到變電站設備缺陷診斷的應用的重要原因。

在根據(jù)電磁波連續(xù)性頻譜中紅外線位置的分析，可以得到的結(jié)果是紅外線位于可見光于無線電波之間的區(qū)域，屬于一種電磁輻射。主要分為近紅外線、中紅外線、遠紅外線和極遠紅外線四種波段。紅外線在如何情況下都可以對設備進行電磁波輻射，這主要依靠的是設備中分子于原子的不規(guī)則運動所產(chǎn)生能量，因為紅外探測對于產(chǎn)生能量具有非常強捕捉能力，在設備產(chǎn)生的能量越多，就對設備的紅外探測越有利。目前的紅外測溫技術主要分為兩種。

1.1 紅外診斷技術

目前的變電站中設備缺陷診斷使用的技術就是紅外診斷技術，主要利用了設備帶有溫度的特性，將它們以電磁波形式散發(fā)的能量，同時這些散發(fā)的能量與該設備的溫度成正比，紅外診斷技術就是利用該特性進行測量，所以在測量過程中，不需要對設備進行接觸就可以進行診斷和測量。紅外診斷技術在根據(jù)散發(fā)的能量進行紅外掃描，并將其轉(zhuǎn)換為溫度顯示出來的技術。所以在紅外診斷技術工作時，可以直接設備中各個部位的溫度測量出來，從而根據(jù)溫度變化對其設備運行過程中進行故障診斷。變電站設備散發(fā)的能量被紅外測溫儀器捕捉到，紅外測溫儀利用轉(zhuǎn)化器將能量轉(zhuǎn)換為電信號，然后再經(jīng)過計算機處理得到的溫度顯示出來。

1.2 紅外熱成像技術

紅外熱成像技術作為目前國際上先進的檢測技術，在技術方面得到了非常快速的提升，它能夠在不需要設備停止運行的狀態(tài)下進行對其的全面檢測。再通過對設備表面溫度的檢測和控制直接得到變電站設備的運行過程中出現(xiàn)的異常狀況進行準確的判定，從而對設備異常情況進行及時的處理，從而消除異常帶來的隱患。如圖1所示為熱成像紅外測溫儀。

圖1 熱成像紅外測溫儀

紅外測溫技術在對變電站設備的檢測中，主要依靠的是紅外線探測器對設備散發(fā)出的能量進行探測，并進一步將其轉(zhuǎn)化為電信號，從而將這些熱圖像數(shù)值直接分布的呈現(xiàn)出來。紅外線探測器主要是將光學知識，廣電探測器以及信號放大器和數(shù)據(jù)處理等幾個重要成分組合而成。并利用了電池輻射的敏感性直接進行遠距離的對設備的檢測，從而得出設備運行中出現(xiàn)異常的情況。值得關注的是變電站設備的環(huán)境比較特殊，在使用紅外線測溫技術對設備進行缺陷診斷時，需要重點注意環(huán)境產(chǎn)生的影響，其中包括環(huán)境中的溫度，濕度以及各種可以直接干擾等外部因素。需要對紅外測溫技術進行稍微的糾正，從而可以確保在檢測過程中的精確度。

2 紅外測溫技術對變電站設備曲線診斷的要求

對于紅外測溫技術在對變電站設備進行缺陷診斷的過程中，主要是從檢測設備環(huán)境的溫度、空氣濕度、光線要求和天氣情況出發(fā)進行研究。

（1）環(huán)境溫度的影響，在正常環(huán)境下，需要對被測設備與環(huán)境溫度保持一致，或者不可以低于五度的差距，才可以確保在對設備進行缺陷診斷的過程中更加的準確。同時對紅外測溫技術的檢測環(huán)境也不可以找過正常的工作溫度。

（2）環(huán)境的濕度影響因素，對于紅外測溫技術對變電站設備進行缺陷診斷過程中，空氣濕度也會直接影響到紅外測溫技術的測試結(jié)果，根據(jù)實際情況來說，正常的環(huán)境濕度不可以高于85%。

（3）光線影響因素，外部的光線對與紅外測溫技術的測量影響也是非常的明顯，主要的原因是紅外測溫儀主要是對設備散發(fā)出的輻射能量進行測量了。所以如果外界的光線足夠弱的化，對紅外測溫技術的影響的就會越，從而得到的結(jié)果也就越精確。正是因為這個原因，所以在對變電站設備缺陷診斷時，最好需要挑選在晚上或者是陰天等光線不是很強的時間段進行測量，同時在測量過程中需要關閉一些照明設備等，避免對測量結(jié)果造成影響。

（4）天氣情況影響因素，在使用紅外測溫技術對變電站設備缺陷診斷時，需要對天氣情況進行一定的注意，主要原因是風速會直接影響到紅外測溫技術的使用，如果風速超過0.5m/s，就需要使用一些算法進行糾正，才可以確保測試出的結(jié)果準確性。所以在使用紅外測溫技術時可以選擇無風的天氣情況下，或者風速不超過0.5m/s。

3 變電站設備缺陷的類型和特征

對于現(xiàn)階段來說，變電站中的設備缺陷時一些非常小的異常故障引起的，其中這些小異常主要可以看成兩個部分，一種設備的內(nèi)部缺陷，另外一種時設備的外部缺陷。所以在使用紅外測溫技術時，需要根據(jù)具體的檢測情況進行判斷，才可以對其進行維修和處理。

3.1 設備的外部缺陷

變電站設備的缺陷的外部主要有因為一些過熱的部件出現(xiàn)了縫隙，導致了設備出現(xiàn)了局部過熱的現(xiàn)象，主要是因為散發(fā)的能量對周圍產(chǎn)生了輻射，具體的情況比如有設備中的一些接頭出現(xiàn)了故障，或者一些螺絲松動，以及有些設備表面經(jīng)常接觸灰塵等使得表面被腐蝕、設備的本身材料質(zhì)量非常的差導致被氧化腐蝕、在安裝過程中導致操作不規(guī)范引起的外部出現(xiàn)問題以及設備內(nèi)部的電流不穩(wěn)定或者超標影響到了導線也可能出現(xiàn)該情況。所以紅外測溫儀器上顯示出來的熱成像圖就可以就直接判斷出設備外部缺陷的故障問題，然后進行及時的維修和處理，從而避免變電站中安全事故發(fā)生。

3.2 設備的內(nèi)部缺陷

變電站設備的內(nèi)部缺陷出現(xiàn)故障之后就會將熱能轉(zhuǎn)換與它接觸的內(nèi)部的固體、液體和氣體等，這種傳導的過程非常慢，但是它會一直傳導。所以在使用紅外測溫技術進行檢測時，需要對得到的熱成像進行詳細的整理和分析，才可以確認設備內(nèi)部是否出現(xiàn)了缺陷，如果存在缺陷，就可以進行及時的維修和處理。產(chǎn)生內(nèi)部缺陷的原因主要有以下幾點：變電站設備內(nèi)部導電裝置出現(xiàn)問題，導致了其接觸頭上的電阻過大；內(nèi)部太過于潮濕，侵蝕了設內(nèi)部的裝置；內(nèi)部一些絕緣材料嚴重老化，導致在導電過程出現(xiàn)阻礙；內(nèi)部出現(xiàn)泄露電流等。

4 紅外測溫技術在變電站設備缺陷診斷中的應用

對于紅外測溫技術具有不需要接觸、不許要關閉設備、可以進行遠距離觀測以及準確性等優(yōu)點，所以被廣泛的應用到了變電站設備的缺陷診斷中，主要診斷的有以下幾個方面。

4.1 根據(jù)測量目標的發(fā)熱性質(zhì)，正確選擇合理測溫范圍的測溫儀

4.1.1 對變壓器缺陷的診斷

對變壓器缺陷診斷主要是檢測變壓器是否出現(xiàn)局部高熱的現(xiàn)象，在通過紅外測溫技術進行檢測時，需要檢測變壓器中的套管升降座，檢測它是否有局部高溫的地方出現(xiàn)，它直觀判斷出變壓器中頂部試過出現(xiàn)了故障；同時對三項殼體表面的溫度也需要進行詳細的檢測，檢測是否熱度消散掉了；對于變壓器中散熱器表面的溫度需要與散熱一致，如果不相同，可能出現(xiàn)的問題是高壓管缺油或者是油管堵塞；同時內(nèi)部出現(xiàn)了發(fā)熱可能是變壓器中內(nèi)部出現(xiàn)了接觸不良的故障問題等。以上是需要對變壓器去缺陷進行診斷的部件，需要檢測人員對其進行詳細的分析和診斷，避免出現(xiàn)變壓器故障引起的安全事故的發(fā)生。如圖2為使用紅外測溫儀對變壓器的掃瞄得到的圖像。

圖2 變壓器熱成像圖

4.1.2 電子設備缺陷的診斷

使用紅外測溫技術可以對一些全封閉的電子設備進行缺陷診斷，比如對一些渦流的損耗、磁通量的泄露、軸承加熱以及局部的冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量進行全面的檢測，可以準確的將這些電子設備的熱量檢測出來，判斷電子設備是否出現(xiàn)故障。對于電子繞線組的缺陷也可以診斷出來，在設備進行運行的過程中，可以通過對繞線組的接點進行紅外測溫技術的檢測，得出設備是否出現(xiàn)了故障問題。

4.2 根據(jù)測量目標的大小和距離遠近，正確選擇合理距離系數(shù)

對于許多的高壓設備都會因為內(nèi)部出現(xiàn)一些問題，主要是因為內(nèi)部的電路由于接觸不良或者是接觸的電阻過多而產(chǎn)生了大量的熱能，當設備上的電流出現(xiàn)變化時，就可以能使設備上的加熱功率變高，溫度也會出現(xiàn)變化，就可以使用紅外測溫技術進行及時的檢測，同時需要根據(jù)設備大小和距離遠近來判斷，從而得出高壓設備出現(xiàn)故障，并進行及時的維修和處理。

4.3 外檢測時，一般先用紅外檢測設備對全部應測部位進行掃描

4.3.1 設備內(nèi)部絕緣失效的故障診斷

對于一些電氣設備內(nèi)部會因為環(huán)境因素的影響而導致出現(xiàn)了絕緣失效的故障。傳統(tǒng)的對于電氣設備內(nèi)部絕緣失效的故障判斷主要是通過將這些電氣設備進行拆卸后才進行判斷是否存在絕緣失效，以及對絕緣失效的部位進行定位，才可以對其進行維修和處理，這樣就導致了檢測過程中，檢測人員即浪費時間又浪費精力，更加影響了電氣設備的正常運行。而使用紅外測溫技術就可以對電氣設備進行熱能進行分析，可以通過熱成像上面的溫度變化，可以直接確認了電氣設備中是否出現(xiàn)了絕緣故障，并對故障地點進行準確的定位，從而可以減少維修時間和精力，避免出現(xiàn)了設備的損失和人員的安全事故的發(fā)生。圖3為設備的全面測試部位的掃描。

圖3 全面掃描圖像

4.3.2 電流互感器的缺陷診斷

對于電流互感器在運行過程中，主要通過瓷套顯示該設備的溫度，在正常情況下主要是根據(jù)該瓷套來判斷電流互感器是否出現(xiàn)了缺陷故障。使用紅外測溫技術就可以直接對設備的全部應測部位進行測量，測出電流互感器上的瓷套溫度，從而判斷出它是否出現(xiàn)了故障。同時電流互感器的溫度一般情況下會比環(huán)境的溫度高。所以在具體的紅外測溫技術使用過程中，需要先對電流互感器的正常工作溫度值進行測量，從而當做對電流互感器測量的一個參考系數(shù)，由此來判斷電流互感器是否出現(xiàn)故障。在使用紅外測溫技術進行檢測時，可以對瓷套側(cè)表面的溫度與頂端的溫度進行比較，從而判斷出電流互感器是否存在局部溫度異常。如果存在就可以判斷出該設備內(nèi)部出現(xiàn)了故障，需要維修人員進行及時的維修和處理，防止安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)束語

紅外測溫技術對于變電站設備的缺陷診斷非常的高效，準確。在對該技術的使用過程中需要注意的是變電站設備所處環(huán)境的影響因素，然后再根據(jù)多次使用紅外測溫技術進行檢測進行總結(jié)歸納，對于設備的缺陷診斷進行準確的判斷。到目前為止，紅外測溫及時再變電站設備的缺陷診斷中已經(jīng)非常的完善了。但是仍舊存在著一些問題需要科研人員去研究完善。這種技術的發(fā)展前景非常的廣泛。將成為變電站設備安全運行的重要技術之一。