红外测温技术在变电运行中的应用 刘雪松

红外测温技术在变电运行中的应用刘雪松

摘要：近年来，资源紧张、环境污染、气候变化等问题日益突出,电能作为清洁，高效的能源，在国民经济发展中的地位日趋重要，电力电网作为输送电能的关键环节，它的安全稳定运行直接关系国民经济发展。因此提高电力设备的安全、稳定运行迫在眉睫，随着科技的进步，红外测温技术的应用，在很大程度上促进了我国电力系统的安全稳定运行。利用红外测温技术，运维人员发现问题的能力显著提高，这极大的提高了运维人员对电力设备的维护水平，本文主要探讨的是红外测温技术在变电运维中的应用。

关键词：红外测温技术；变电运行；电力设备；

在电力系统运行的过程中，由于设备，环境的因数，变电系统会发生不同程度的故障，在发生故障前，有问题的设备往往会出现高温发热的现象，光靠肉眼识别很难判定设备是否发热，使用红外测温技术可以有效地检测出变电系统中发热的问题设备，并且是在不断电的情况下进行检测，具有不停电、不接触、正常化的优点。红外测温技术在变电运行中得到了广泛的应用。

1红外测温技术概述

1.1红外测温技术的含义

一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射特性一辐射能量的大小及其按波长的分布一与它的表面温度有着十分密切的关系。因此,通过对物体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定它的表面温度,这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

1.2红外测温仪的工作原理

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量,视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路,并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。

1.3红外测温仪的选择

选择红外测温仪可分为三个方面：性能指标方面,如温度范围、光斑尺寸、工作波长、测量精度、响应时间等;环境和工作条件方面,如环境温度、窗口、显示和输出、保护附件等;其他选择方面,如使用方便、维修和校准性能以及价格等,也对测温仪的选择产生一定的影响。变电运行选择红外测温仪的要求有：主要技术指标要求：

1) 空间分辨率：不大于1.5毫弧度（标准镜头配置）；

2) 温度分辨率：不大于0.1℃；

3) 帧频：不低于25Hz；

4) 像素：一般检测不低于160X120，精确检测不低于320X240；

5) 测温准确度应不大于±2℃或±2%（取绝对值大者）；

6) 测温一致性应满足测温准确度的要求。

手持（枪）式红外热像仪主要指标：

7) 空间分辨率：不大于1.9毫弧度（标准镜头配置）；

8) 温度分辨率：不大于0.15℃；

9) 帧频：高于25Hz；

10) 像素：不低于160X120。

功能要求

1) 满足有最高点温度自动跟踪。

2) 采用优质显示屏，操作简单，仪器轻便，图像比较清晰、稳定。

3) 可采用目镜取景器，分析软件功能丰富。

4) 温度单位设置可℃和ºF相互转换。

5) 可以大气透过率修正、光学透过率修正、温度非均匀性校正。

6) 有测量点温、温差功能、温度曲线，显示区域的最高温度。

7) 可以修正红外热像图及各种参数，各参数应包括: 时间日期、物体的发射率、环境温度湿度、目标距离、所使用的镜头、所设定的温度范围。

8) 电源必须采用可充电锂电池，一组电池连续工作时间不小于2小时，电池

组应不少于两组。

9) 能够对不同的被测试设备外壳材料进行相关参数的调整。

1.4红外测温技术的判断方法

1) 表面温度判断法：主要适用于电流致热型和电磁效应引起发热的设备。根

据测得的设备表面温度值，对照 GB/T 11022 中高压开关设备和控制设备各种部件、材料及绝缘介质的温度和温升极限的有关规定，结合环境气候条件、负荷大小进

行分析判断。

2) 同类比较判断法：同型号的电器设备因为电压或电流导致温度异常时，可

以根据对应点温度变化的差异判断设备的运行情况，有些设备属于电压致热型的，对于这一类设备存在的缺陷，可根据同组三相设备、同相设备之间及同类设备之

间对应部位的温差进行比较分析，对于电压致热型设备，应结合本标准的图像特

征判断法进行判断；对于电流致热型设备，应结合本标准的相对温差判断法。

3) 图像特征判断法：主要适用于电压致热型设备。根据同类设备的正常状态

和异常状态的热像图，判断设备是否正常。注意尽量排除各种干扰因素对图像的

影响，必要时结合电气试验或化学分析的结果，进行综合判断。

4) 相对温差判断法：主要适用于电流致热型设备。特别是对小负荷电流致热

型设备，采用相对温差判断法可降低小负荷缺陷的漏判率。对电流致热型设备，

发热点温升值小于 15K 时，不宜采用相对温差判断法。

5) 档案分析判断法：分析同一设备不同时期的温度场分布，找出设备致热参

数的变化，判断设备是否正常。

6) 实时分析判断法：在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观

察设备温度随负载、时间等因素变化的方法。

2红外测温技术在变电运行中的应用

2.1引起电气设备发热的原因

（1）回路电阻损耗增大引起发热，

回路电阻增大的原因主要有：导电回路连接结构设计不合理。安装施工不严格，不符合工艺要求。导线在外界机械作用下，导致连接松弛。长期裸露在大气

环境中工作，造成接头电接触表面氧化等。电气设备内部触头表面氧化，多次分

合后在触头间存在有机物或碳化物，触头弹簧断裂或退火老化，因触头调整不当

或分合时电弧的电腐蚀与等离子蒸汽对触头的磨损及烧蚀，造成触头有效面积减

小等。

电阻上产生的发热功率为

P= KfI2R

式中

P发热功率(W)