紅外測溫在變電站設(shè)備發(fā)熱中的應(yīng)用

韓宏偉

【摘 要】電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，若電氣設(shè)備存在發(fā)熱缺陷，很容易造成設(shè)備頻繁發(fā)生事故，繼而影響電網(wǎng)的整個運(yùn)行。為了及時發(fā)現(xiàn)在變電站設(shè)備中各種潛在的缺陷，在變電運(yùn)行過程中，開始廣泛應(yīng)用紅外測溫技術(shù)，該技術(shù)可及時發(fā)現(xiàn)各種潛在缺陷并實施相應(yīng)的處理，從而有效避免電力事故的頻繁發(fā)生。下面文章就紅外測溫技術(shù)在變電站設(shè)備發(fā)熱中的應(yīng)用進(jìn)行研究和分析。

【關(guān)鍵詞】紅外測溫；變電站；設(shè)備發(fā)熱；應(yīng)用

1.變電站設(shè)備發(fā)熱缺陷以及其性質(zhì)分類

變電站設(shè)備在運(yùn)行過程中，因受到電壓以及電流共同的影響，可能會出現(xiàn)以下幾種熱故障：鐵損制熱、電阻損耗發(fā)熱以及介質(zhì)損耗發(fā)熱等。造成這些熱缺陷出現(xiàn)的因素有很多，通常情況下分為兩種，即外部故障與內(nèi)部故障。

第一，外部故障。即設(shè)備中某些部件在空氣中長時間的暴露，再加上濕度變化以及與溫度的影響等，使其表面結(jié)垢并出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象。在設(shè)備運(yùn)行過程中，若接頭沒有連接好，墊圈或者螺栓未被壓緊，在經(jīng)過長時間的運(yùn)行后就會造成其出現(xiàn)腐蝕和氧化；或者沒有采用質(zhì)量較好的元器件和相應(yīng)的安裝加工工藝，也可能會使設(shè)備受到破壞等。除此之外，還可能因在外力作用下，造成部件的損壞，使其導(dǎo)電的截面積逐漸變小，繼而出現(xiàn)發(fā)熱問題。

第二，內(nèi)部故障。即設(shè)備內(nèi)部自身的故障，基于設(shè)備自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)與其工作狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)的傳熱學(xué)離亂來分析故障，針對設(shè)備外部所呈現(xiàn)出的溫度分布熱像圖來找出其存在的內(nèi)部故障。

2.紅外測溫技術(shù)的原理以及其特點(diǎn)

2.1紅外測溫技術(shù)原理

紅外測溫技術(shù)可在帶電設(shè)備的制熱效應(yīng)協(xié)作下，來接收由物體輻射所發(fā)出的相應(yīng)紅外線熱量，繼而獲得被測物的表面溫度。該技術(shù)實施原理為無論是哪一種物體，若其溫度超過絕對零度的時候，其分子運(yùn)動也就相應(yīng)的輻射出不同波長紅外線，在此，就可利用紅外測溫儀來獲得被測物體表面溫度。在該技術(shù)中，通過紅外測溫儀器把被測物所輻射出的這些紅外線轉(zhuǎn)化成為相對應(yīng)的電信號，由系統(tǒng)自動處理，并將其轉(zhuǎn)化成為視頻，最后通過屏幕將熱圖像顯示出來。這種技術(shù)可在較大范圍內(nèi)對目標(biāo)實施熱狀態(tài)圖像的成像與測溫，并對其實施相應(yīng)的分析與判斷。

2.2紅外測溫技術(shù)的特點(diǎn)

第一，不解體、不接觸、不取樣以及不停運(yùn)。當(dāng)設(shè)備處于一種正常工作的狀態(tài)下，利用該技術(shù)監(jiān)測設(shè)備時，在實施監(jiān)測之前，應(yīng)找出引起設(shè)備出現(xiàn)故障的異常溫度場以及異常紅外輻射等，利用該技術(shù)所監(jiān)測到信息較為真實和可靠，可使操作的安全性得到保障。

第二，掃描成像范圍較為廣，且速度較快，利用屏幕所顯示出的狀態(tài)更為直觀、快捷、形象以及靈敏等，檢測效率較高。同時該技術(shù)采用的是一種被動式檢測，其實際操作不麻煩且不復(fù)雜，通過紅外探測設(shè)備自身所具備的功能，發(fā)射相應(yīng)的紅外敷設(shè)能量，不用再借助于其他檢測裝置或者其他信號源，就可及時且準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中設(shè)備所出現(xiàn)的故障，從而確保設(shè)備在操作過程中的穩(wěn)定性與安全性。

第三，便于計算機(jī)的分析，實現(xiàn)智能化。該技術(shù)所用的紅外成像診斷設(shè)備不僅可分析處理設(shè)備自身的工作狀況，同時還能從設(shè)備紅外圖像的參數(shù)中獲得相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，基于該結(jié)果再進(jìn)行分析與處理，以此發(fā)現(xiàn)設(shè)備所存故障的屬性、具體位置以及故障危害程度。此外，該技術(shù)不僅可定性反映出設(shè)備故障存在與否，同時還可從能量上將故障嚴(yán)重程度體現(xiàn)出來，在很大程度上可使設(shè)備的試運(yùn)周期相應(yīng)的增加，減少電力系統(tǒng)停電的頻率，有效防止因誤操作引起的各種安全事故。

第四，當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行較長一段時間后，利用該技術(shù)可隨時對其實施跟蹤和監(jiān)測，以此確保其正常且安全的運(yùn)行，延長其使用的時間。同時還可在其管轄范圍內(nèi)管理所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)自身的溫度，對設(shè)備的變化情況實施合理的診斷與維修，點(diǎn)評設(shè)備的維修質(zhì)量。

3.紅外測溫技術(shù)判斷方式

3.1表面溫度

將被測設(shè)備各檢查點(diǎn)的實際表面溫度值和《帶電設(shè)備紅外診斷技術(shù)應(yīng)用導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定來實施比較，選出變壓器等相關(guān)主設(shè)備的正常相以及環(huán)境參照體等。利用所測得設(shè)備表面溫度值，結(jié)合環(huán)境情況、設(shè)備負(fù)荷情況、高壓的開關(guān)設(shè)備、氣候條件、控制設(shè)備中的各部件、絕緣材質(zhì)溫度、材料以及溫升極限等各種因素來明確其缺陷的屬性。該判斷方式便于操作，且實用性較好，取得的成效也較好。但是要注意一點(diǎn)的是，在故障點(diǎn)的發(fā)熱情況不是明顯且負(fù)荷不大時，采用該方法的話，不可確保其做出的故障判斷的正確性。對此，該方法只適合用在不太復(fù)雜外部熱故障的判斷上。

3.2相對溫差

為了更好地利用該技術(shù)，使其做出的故障分析更為合理且科學(xué)，對于電流致熱型的設(shè)備而言，若設(shè)備導(dǎo)流部分的熱態(tài)處于不正常狀態(tài)的時候，應(yīng)該實施準(zhǔn)確地合理地測溫，可基于下列這一公式來計算出其相對的溫差值，即（T1-T2）（T1-T0）×100%，在該公式中，T1為發(fā)熱點(diǎn)溫度，T2表示正常相溫度，T0為環(huán)境參照體溫度。在正常的情況下，在進(jìn)行電流致熱設(shè)備的判斷時，一般采用相對溫差，以此在明確紅外診斷結(jié)果的時候，可不受負(fù)荷以及周圍環(huán)境溫度的限制或者影響。

3.3同類對比法

從其字面上來理解，所謂同類對比法就是對同類設(shè)備實施比較，即同設(shè)備中的三相與同回路中的同型設(shè)備，就其運(yùn)行情況、環(huán)境溫度等進(jìn)行比較。該方法在實際操作過程中，主要是對同類設(shè)備所對應(yīng)位置的溫度值進(jìn)行對比。在采用這種方式進(jìn)行監(jiān)測時，應(yīng)注意同設(shè)備中三相同時產(chǎn)生發(fā)熱故障這一可能性。該方法的適用范圍較廣，可用于電流致熱設(shè)備與電壓致熱設(shè)備。除了上述這些方法外，其判斷方式還包括檔案分析法與熱譜圖分析法，其中檔案分析法就是基于對各時期檢測數(shù)據(jù)的分析，判斷設(shè)備參數(shù)變化速率以及變化趨勢，但要注意的是在采用該方法時，必須要在具備充分的紅外檢測設(shè)備數(shù)據(jù)的前提下才可執(zhí)行。

4.在測溫過程中相關(guān)的注意事項

在變電站設(shè)備發(fā)熱過程中，應(yīng)用紅外測溫技術(shù)時，要想確保其所測結(jié)果的正確性，必須要注意以下幾個方面的內(nèi)容：第一，在測溫過程中，被測物發(fā)射率不可發(fā)生錯誤，基于所選擇的監(jiān)測對象的實際情況和其差異，其溫度環(huán)境參照物也應(yīng)該發(fā)生一定的變化。第二，在進(jìn)行同類對比的時候，不可出現(xiàn)儀器和各個對應(yīng)點(diǎn)距離不一致的現(xiàn)象，同時其方位也不可出現(xiàn)不一致現(xiàn)象。在進(jìn)行檢測的時候，不同方位的檢測工作都要做好，以便于獲得最熱點(diǎn)溫度值。第三，若設(shè)備在運(yùn)行過程中，未正常發(fā)熱，必須要做好相應(yīng)的記錄工作，將其真實負(fù)荷電流、相別以及其環(huán)境溫度參照物中溫度值記錄下來。

5.結(jié)束語

綜上所述，從近年來，在變電站設(shè)備發(fā)熱過程中紅外測溫技術(shù)的實際應(yīng)用情況來看，這種技術(shù)不僅可提升設(shè)備的巡視和檢測質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過程中存在的各種潛在安全隱患，有效避免因設(shè)備發(fā)熱所造成的停電事故或者重大的安全事故，同時還使缺陷與故障的診斷率得到了提高，使設(shè)備的正常運(yùn)行與安全運(yùn)行均得到了相應(yīng)的保障。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]王方，邱道尹，岳艷杰等.基于紅外技術(shù)的變電站溫差無線溫度監(jiān)控[J].電力自動化設(shè)備，2011，（8）：135-138.

[2]王鵬，王云琴，李國平等.淺談變電站紅外熱成像儀測溫應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（3）：6.

[3]藺麗華，吳冬梅，劉健等.采用對象分割和圖像配準(zhǔn)方法的變電站紅外預(yù)警系統(tǒng)[J].高電壓技術(shù)，2010，36（7）：1718-1724.

[4]黃紅衛(wèi)，趙淮侖，周少娟等.紅外熱成像儀在變電站的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012，（5）.

[5]鄒浩.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變電站設(shè)備在線測溫系統(tǒng)研究[D].山東大學(xué)，2011.

[6]高旻龍，張凱，白睿等.紅外測溫在變電站設(shè)備發(fā)熱中的應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技，2012，（28）：184-186.