变电站设备红外热成像仪测温应用

话说，红外热成像仪使人眼不能直接看到的目标表面温度分布变 影响亦为产生电弧、短路、烧毁甚至起火。
成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。我们可以通 过热图像的温度分布找出异常发热点，起到预维护的作用。 1.2 功能特点
红外热成像仪具有稳定、可靠、测温迅速、分辨率高、直观、不 受电磁干扰以及信息采集、存储、处理和分析方便等优点。由于具 有将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像的特性，通 过调整红外热成像仪的各个参数（焦距、温标值、辐射率等），可以 快速得出被测点的表面发热温度，据此可分析了解设备内部热损 耗部位和性质，从而判断该设备的健康状态。红外热成像仪具有定 性成像与定量测量的双重功能，并有较高空间分辨率和温度分辨 率，能够辨别很小的温差。实时热图像能够清晰显示在屏幕上，为 建立热图像数据库提供了条件，实现了集图像采集、储存、分析于 一体的功能。而且它能够快速对大面积的设备进行检测，准确、直 观地发现与运行电压、电流有关的设备缺陷，还可对缺陷的性质、 位置、程度作出定性、定量的判断，这些都为运行设备异常的跟踪 和后续处理提供了重要依据。
存在主卷回转机构。这里就一般情况给予讨论。
把，而可直接与行走机构的通用。因此，两者在控制线路上是完全
1.1 行走控制
一样的，所要完成的功能完全由内部参数实现。
行走机构是指吊车在空载和重载情况下车体横向移动的机构，
这种机构要求电动机具有较高的加减速特性及速度稳定特性，但在 2 参数化调试
力矩方面一般要求不是太高，仅限于一、三 2 个象限，因此控制要求
装备应用与研究◆Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu
变电站设备红外热成像仪测温应用
邓宝杰
（广东电网公司江门供电局，广东 江门 529000） 摘 要：介绍了红外热成像仪的工作原理、功能特点及其在变电站中应用时应注意的问题和使用技巧，并结合实例说明了如何进行测温工作与 管理。变电站使用好红外热成像仪，可以快速判断设备发热缺陷，能有效提高设备的安全运行水平，同时也减少了设备缺陷由轻转重的可能。 关键词：红外热成像仪；成像仪测温；变电站设备
很特殊的反射和透过特性，不允许精确红外温度测量。成像仪最好 不用于光亮的或抛光的金属表面的测温（不锈钢、铝等）。
（3）成像仪不能对着高能量源，如太阳光、激光辐射设备等。
时利用红外热成像仪对所有设备进行扫描，如无异常则不需拍照 （特殊测温除外），但在发现异常发热点时就必须进行红外热成像拍 照，并记录当时发热点的电流及环境温度。遇到重要线路保供电、重 负荷期间或恶劣天气等特殊情况，应采取加强测温或跟踪测温的办 法对指定设备进行检测。对于发热点，应利用红外热图像和配套软 件制作测温报告，以分析设备异常情况，方便后续跟踪和处理。
上提高运行人员发现缺陷的能力。红外热成像仪可以十分快捷准 据将会出现较大误差，影响分析结果，所以必须根据实际情况来设
90
Zhuangbeiyingyong yu Yanjiu◆装备应用与研究
通用型变频器在起重设备中的应用
安宏灿 张 弛 陈 培 （舞阳钢铁有限责任公司第一轧钢厂，河南 平顶山 462500） 摘 要：阐述了起重设备的电气控制方式，介绍了如何对应用于起重设备的通用变频器进行参数化调试，最后从转矩及转速角度分析了不 同控制方式适用的场合。 关键词：变频器；交流电动机；起重机；转矩特性；转速特性
变电站的设备巡视是运行人员每天必须进行的一项重要工 精确度。
作，其方法一般为通过目测、耳听和鼻嗅等来了解设备的运行情 3.3 辐射率的设定
况，其中又以目测为主。然而目测设备有着很大的局限性，一些有
在红外热成像仪使用过程中，辐射率的设定很容易被忽略，它
发展性的缺陷，特别是设备内部缺陷，常常要等其发展到一定程度 是通过与相同温度的绝对黑体相比较来衡量物体辐射量的一个指
衡，会发生重物摇摆现象，严重时甚至导致脱钩造成设备、人身伤 2.1 电机控制类型
害，因此要把行走电机控制得尽量平滑，减少横向摆动。对于变频
这是用以选择电动机控制模型的参数，一般包括：（1）开环磁
置它，切不可一概而论。不同材料和表面处理的物体辐射量范围在 0.1～0.95 之间（理论上全反射镜面为 0，全吸收黑体为 1），如我们 见得最多的油漆类材料，无论何种颜色，其辐射率均高于 0.9（一般 为 0.94）。常见材料的辐射率如表 1 所示。
0 引言
确地探测到电气设备的不良接触以及过热的机械部件，对于设备
作为电力系统的关键环节，变电站的安全运行尤为重要。变电 站内的电力设备因异常热效应而引发的多种故障和异常现象是影 响设备安全运行的重要原因，因此，及时、准确地判断电力设备的 运行温度是保障电力设备可靠运行的重要条件。在变电站应用红 外热成像仪可以及时发现电力设备的热异常缺陷，特别是内部缺 陷，使设备故障得到及时的消除，从而避免电力系统事故的发生； 应用红外热成像仪对运行设备进行连续跟踪，配合分析软件，可以 有效、精确分析对象的热变化和缺陷发展程度，为分析变电站设备 运行情况提供准确依据。
表 1 常见材料辐射率表
材料
规格
温度／℃
辐射率
不锈钢
18－8 类，800 ℃下氧化 60
0.85
Biblioteka Baidu橡胶
柔软、灰色、粗糙
20
0.95
橡胶
硬质
20
0.95
油漆
油、各种颜色
100
0.92～0.96
瓷器
光滑
20
0.92
铜
氧化
20
0.78
3.4 注意事项 （1）成像仪只能测量物体表面温度，不能测量内部温度。 （2）波长在 5 μm 以上，不能透过石英玻璃进行测温，玻璃有
（1）电 气 装 置 ：可 发 现 接 头 松 动 或 接 触 不 良 、不 平 衡 负 荷 、过 载、过热等隐患，这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、 烧毁甚至起火。
称为热图像。目标的热图像和目标的可见光图像不同，它不是人眼
（2）变压器：可以发现的隐患有接头松动、套管过热、接触不良
所能看到的目标可见光图像，而是目标表面温度分布图像。换一句 （抽头变换器）、过载、三相负载不平衡、冷却器管道堵塞不畅等，其
5 结语
时至今日，红外热成像技术已广泛应用于电气安装、检测、运 行等领域，它能在不接触电气设备的情况下，快速、准确、形象地得 出运行中的设备表面温度数据，从而帮助有关人员更全面地了解 和评价设备的安装质量、运行情况等信息，使得变电运行管理变得 轻松方便。我局在全面使用红外热成像仪作为设备测温工具后，已 很大程度上减少了设备故障率，这无疑归功于使用红外热成像仪 后能及早发现隐蔽的、肉眼难以观测到的隐患缺陷，从而将事故消 灭于萌芽阶段。
后才能被发现，这样不但延误了设备缺陷的及时发现和处理，而且 标。不同物体由于构成材料的不同，其辐射率也会不一样，所以随
可能会对运行设备造成不同程度的损坏。
着被检测设备的改变，辐射率也要进行更改、重新设定。辐射率是
在变电站设备巡视中使用红外热成像仪辅助，能在很大程度 成像仪中最重要的一个物体参数，如果忽略此参数，那么所测得数
了探索性分析。
前输出一定的力矩来抱住重物，使其不会由于自身重力下落（俗称
1 电气控制
“溜钩”）。溜钩的发生是十分危险的，不仅会损坏设备，而且会造成
人身伤害。当变频器输出足够力矩时，才能通过控制命令让抱闸动
起重机一般分为行走机构、起升机构这 2 部分，个别起重机还 作，以防止溜钩。变频器的转矩预输出特性使得不再需要老操作
由于绝大部分电气设备位于室外，使用红外热成像仪的时候 要考虑尘土、烟、雾等阻挡仪器光学系统的情况，同时风、雨、雪天 气对电气设备都有冷却作用，所以应尽量避免在以上环境进行测 温，如必须进行，则要对成像仪进行必要的保护，检测结果也可根 据成像仪本身的设计进行相应的校正。 3.2 焦距与距离的影响
E65 成像仪配备一个可调节镜头，根据被测设备的远近，我们 要调节至相应的焦距（使图像画面清晰即可）。而作为检测人员，选 择一个好的检测点也很重要。在保证检测角度良好的情况下，我们 应使成像仪与被测物体距离尽量地小，这有利于提高检测数据的
2 红外热成像测温技术的应用
3 红外热成像仪的使用技巧及注意事项
红外热成像仪应用于变电运行的好处显而易见，但由于其内 部结构精密，且采用的红外线探测器非常灵敏，故如使用不当，可 能会令检测目标温度出现误差，严重时甚至会损坏成像仪。下面以 LFIR 系列的 ThermaCAM○TM E65 为例，列举使用红外成像仪的技巧 和要注意的事项。 3.1 外界环境影响
变频器越来越多地被应用于中小型起重设备。对于现场设备中 器，要把各个档位之间的速度变化尽量设置平滑，而且加速时间尽
的中小型起重机来说，它们的起重单重往往不大，一般为 15～20 t； 量不要太短，以免启动瞬间造成重物偏移现象；对于减速过程也要
运行距离也相对较短，20～30 m。随着变频调速技术的发展，原来使 尽量使之平滑，等速度接近 0 时才抱闸，这样才能防止摆幅过大。
总而言之，对变电站全站一次设备全面开展红外热成像测温
1.1 工作原理
工作是一个大趋势，以下是可采用红外热成像仪进行检查的部分
红外热成像仪系用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐 设施：
射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图 像转换成视频图像的设备。利用热成像仪测定目标本身和背景之 间的红外线差便可以得到不同的红外图像，热红外线形成的图像
［参考文献］ ［１］ 谭湛．红外成像测温技术在变电站设备中的应用［Ｊ］．热电技术，
２００９（２）：５３～５６
4 测温工作与管理
以我局 500 kV 变电站为例：变电站每月定期使用热成像仪进 行红外测温，日期根据本站内日常工作安排来确定，一般为每月一 次，周一夜间巡视或日常巡视时亦可使用红外热成像仪辅助。测温
收稿日期：2011－07－06 作者简介：邓宝杰（1983—），男，广东新会人，变电运行助理工程 师，主要从事 500 kV 变电运行工作。
机电信息 2011 年第 24 期总第 306 期 91
用直流电动机才能满足的调速要求现在也可以通过交流电动机来 1.2 起升控制
实现。因此，利用通用型变频器来完成老起重设备的电控改造成为
起升机构的控制则要复杂一些，因为电动机在下降时工作于
经济、可靠的选择。本文就对变频器在起重设备中的实际应用作出 再生制动状况下。而且无论起升下降，其电动机都要在抱闸动作以
参数化设计是现在变频器发展的主要方向之一，许多变频器
不太高，在操作器上只做 2 个方向加减速控制就足够了。具体来讲， 都针对不同的应用情况设计了不同的参数。参数又可以分为不同
要在主令控制器上设置正反向、档位输出等节点，一般 3 档速度足 的编组，例如电机型号参数组、通信参数组、数字输入输出等。一般
够。需要引起重视的是，在起重机横向移动时，如果不能有效控制平 而言，变频器在起重机中应用时，各个参数组都会有所涉及。
1 红外热成像仪的工作原理、功能特点
中所有可以直接看见的部分，红外热成像仪都能够确定全部连接 点的热隐患；而那些由于遮蔽而无法被直接看到的部分，则可以根 据其热量传导到外面部件上的情况来发现隐患。另外，对于断路 器、导体、母线及其他部件的运行监控而言，红外热成像仪的作用 也是无法取代的，它可以很容易地探测到回路过载或三相负载的 不平衡。以上种种优点，使得红外热成像仪在保供电、重大节假日、 迎峰度夏期间对保证安全可靠供电起到了非常积极的作用。红外 热成像仪在每季度的设备查评、定期的设备夜间检查或特殊时期 的检查（如电网迎峰度夏或高峰负荷时）中使用，同样能收到相当 明显的效果。