浅谈变电站红外热成像仪测温应用

浅谈变电站红外热成像仪测温应用

摘要：变电站作为电力系统的关键环节，对电网的安全运行起着非常重要的

作用。特别在电网大负荷、特殊运行方式等情况下，在对设备的巡检中，使用红

外测温能及时发现设备热异常缺陷，把故障消灭在萌芽状态。

关键词：变电站；红外热成像仪；测温应用

1导言

电力系统的安全运行关系到社会生产、生活的稳定。在变电站的运行过程中，电力设备由于异常热效应而导致的电网故障，是影响电力设备安全运行的重要因

素之一。在变电站应用红外热成像测温，能够及时、准确的发现电力设备的热异

常缺陷，消除电网运行的不安全因素，对变电站的稳定安全工作有着重要的意义。

2红外热成像仪的工作原理及特点

我们周围的物体，只有在温度高达1000℃以上才能发出可见光，而温度在绝

对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线，由此可见红外线是自然界中普

遍存在的辐射。红外线是一种电磁波，在太阳光谱上红外线的波长大于可见光线，波长为0.75～1000μm，所以人眼是无法看到的。红外热成像仪具有测温迅速、

稳定、可靠、分辨率高、直观、不受电磁干扰等优点，通过光电转换、信号处理

等手段将目标物体的温度分布热图像转换成视频图像。在视频图像中，最亮的部

分就是物体温度最高的部分，通过相关分析我们可以找出异常发热点，起到对设

备的监测和维护作用。

3变电站电气设备常见的发热缺陷分类

3.1以发热缺陷的位置分类。

内部发热缺陷：内部发热缺陷具有一定的隐蔽性，难以被人肉眼所观察到，

这类发热缺陷往往也是引起热异常的主要原因。内部发热缺陷往往是由于电气设

备内部与故障点接触的物质，产生对热换和热传导，并且持续稳定发热。利用红

外成像测温往往不能够直接得出结论，还需要对设备表面的温度差进行对比分析

才能确定。外部发热缺陷：变电站大多数电气设备的连接部件都处于裸露工作状态，在长期的运行工作中，这些连接件极其容易受到环境温差、有害气体腐蚀以

及自然老化的原因，从而会引起相应的局部发热、温度异常升高等问题。这些问

题如若不能够得到及时的处理，极其容易引发电气设备的运行故障，甚至成为电

网事故的导火索。外部发热缺陷是能够通过红外测温直接发现的。

3.2以电气设备产生发热缺陷的原因分类。

电压致热效应型缺陷：变电站许多高压电气设备中都极为容易产生电压导致

的热效应缺陷，其主要原因是内部绝缘密封性下降、绝缘介质老化，在电网运行

过程中，电解质材料形成有功损耗，它的发热功率往往只与电压有关。电流致热

效应型缺陷：电气设备和输电线路的裸露电气接头，包括许多高压电气设备的内

部导流回路，因连接不良，接触电阻增大而产生的缺陷，均属电流致热效应缺陷。通常将由传导电流在电阻上产生的发热的设备，称之为电流致热型设备。这种发

热由电阻的有功损耗而引起。其他原因：例如电气设备磁回路的漏磁现象，导致

部分件的局部过热现象；电气设备的异常运行状态中导致设备的电流电压分布产

生变化，形成热缺陷；油浸高压电器设备发生漏油、假性油位的情况，形成油面

层的热传导差异，致使设备外表面形成明显的温度梯度。

4红外热成像仪的使用技巧

4.1外界环境影响

一般在傍晚或夜间进行，温度不宜低于5°，空气湿度不能大于85%，不宜

在雨、雾、雪天气下和风速高于0.5m/s环境下进行，站内一次设备的检测距离

一般是8-15米。

4.2焦距与距离的影响

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)。对

于温度异常部件，在保证检测角度良好和安全的情况下，应使检测距离尽量地小，有利于提高检测数据的精确度。

4.3辐射率的设定

辐射率是某物体的单位面积辐射的热量和黑体在相同温度、相同条件下的辐

射热量之比。在一般测温中，辐射率的设定很容易被忽略，不同物体由于构成材

料的不同，其辐射率也不一样，所以随着被检测设备的改变，辐射率也要进行重

新设定。

5利用红外测温仪的现场诊断方法以及有关注意事项

5.1现场诊断方法。

表面温度判断：是一种较为直观的诊断方法，通过红外测定设备表面的温度值，对照国家标准以及相关规定，并根据设备的负荷率、城市的机械应力以及温

度超标的程度来确定设备缺陷的程度以及性质。部分变电设备还应该参照其工作

环境温度。档案分析判断：基于现代智能变电站的建设，越来越多的变电站建立

了红外数据技术档案，在每一次的红外巡视完成后，相关技术人员都会将各种设

备的相关测量数据统计形成档案。这种档案作为一种参考资料，对结构复杂的设

备红外测温情况的热缺陷判断有着重要的意义。通过将大量的图谱进行对比，不

仅能够掌握设备发热的变化趋势，甚至还能够进一步了解故障发热缺陷的演变过程，从而能够形成经验，当找出防治办法后，能够起到有效的预防作用。特征图

谱判断：变电站电气设备在运行过程中，通过红外测定产生的图谱与故障产生时

所测定的图谱往往具有较大的变化。正常运行时，一些结构部件的图谱是呈现稳

定变化和分布的，而这些具有热辐射规律的部件无论出现何种故障，都会在传导

作用下导致热分布的变化，利用对比设备的特征红外图谱来判定设备是否发生故障，不仅如此，我们还可以对故障的位置及大致的范围进行判断，同时利用对比

温升的变化来判别故障的程度。横向互比判断法：在设备同一回路的同型设备和

同一设备的三相，进行比较，即同时比较它们的工况、环境温度及背景热干扰相。