紅外測溫技術(shù)在變電設(shè)備運(yùn)維中的應(yīng)用研究

董德安

國網(wǎng)吉林省電力有限公司長春供電公司變電運(yùn)維中心，吉林 長春 130300

0 引言

電網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，電力設(shè)備因此會面臨較大的負(fù)載和持續(xù)工作的壓力，其過熱情況非常普遍，易導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，電力設(shè)備過熱是造成絕大部分電網(wǎng)故障的最主要因素。紅外測溫技術(shù)是對運(yùn)營狀態(tài)下電力設(shè)備進(jìn)行測溫的一種快速、便捷的方式，其技術(shù)和成本優(yōu)勢使其在研究和應(yīng)用方面受到相關(guān)人員的高度重視。

1 紅外測溫技術(shù)在變電設(shè)備運(yùn)維中的應(yīng)用概述

變電設(shè)備是指對配電網(wǎng)內(nèi)的電壓、電流等電能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的設(shè)備。配電網(wǎng)需要在不同的應(yīng)用階段對電壓和電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得電能可以有效利用，同時降低電能損耗，提高整個電網(wǎng)運(yùn)營的安全程度。整個過程需要對配電網(wǎng)內(nèi)的大電壓和大電流進(jìn)行處理，高負(fù)荷狀態(tài)下，不可避免會發(fā)生過熱甚至故障等問題，因此必須通過運(yùn)維來保障變電設(shè)備的正常穩(wěn)定運(yùn)行。其中，對變電設(shè)備的溫度進(jìn)行快速檢測，可以及時確定其是否處于過熱狀態(tài)，為設(shè)備和電路的穩(wěn)定提供預(yù)警信息。

目前廣泛采用的是紅外測溫技術(shù)，通過該技術(shù)可以采用非接觸方式進(jìn)行快速測溫，使得溫度檢測更加便捷，更有利于實施，這對于變電設(shè)備的運(yùn)維來說是一個非常重要的條件。我國的配電網(wǎng)建設(shè)，在城市中要盡量減少占地，在鄉(xiāng)村也需要考慮設(shè)備安全問題。因此，很多變電設(shè)備都集中安裝在距離地面較高或者統(tǒng)一集中在一些封閉的空間內(nèi)，如果采用直接接觸方式進(jìn)行測溫，操作難度大、效率低，而采用紅外測溫技術(shù)可以很好地解決這一問題。隨著該技術(shù)的不斷更新發(fā)展，檢測精度以及適應(yīng)范圍也得到進(jìn)一步改善，這為紅外測溫技術(shù)在變電設(shè)備運(yùn)維中的應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)[1]。

2 紅外測溫技術(shù)機(jī)理及應(yīng)用優(yōu)勢

紅外測溫技術(shù)利用了不同溫度物體放射紅外線的強(qiáng)度和波長不同而實現(xiàn)測溫功能，根據(jù)該技術(shù)的這一基本特點，在技術(shù)創(chuàng)新過程中，需要突出對其機(jī)理的充分運(yùn)用，并將技術(shù)優(yōu)勢盡可能發(fā)揮出來。同時，需結(jié)合變電設(shè)備工作的具體情況，使紅外測溫技術(shù)的應(yīng)用更具針對性，從而達(dá)到預(yù)期的運(yùn)維效果。

2.1 機(jī)理

任何物質(zhì)在分子層面都要保持一定的熱運(yùn)動狀態(tài)，組成該物質(zhì)的各種分子微粒始終保持高速運(yùn)動，對于單個分子來說，其運(yùn)動軌跡存在很大偶然性，但按照統(tǒng)計規(guī)律分析，整個物質(zhì)的所有分子均依照一定的規(guī)則進(jìn)行分布。分子熱運(yùn)動中會向外輻射能量，這些能量以熱能方式存在，整個過程即宏觀世界所說的熱輻射現(xiàn)象。這些熱輻射會以紅外線的方式產(chǎn)生，紅外線的強(qiáng)度和波長可以表征該物質(zhì)的受熱程度，基于此，根據(jù)紅外線輻射情況來判斷該物質(zhì)的溫度，這是紅外測溫技術(shù)得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。

具體來說，紅外測溫技術(shù)是利用對被測物體放射熱能來辨識其表面溫度，通過對紅外線的檢測識別各種設(shè)備的工作狀態(tài)。變電設(shè)備屬于體系化的形式，在實際溫度探測時，需要考量常態(tài)下變電設(shè)備的紅外線輻射水平，并以此為標(biāo)準(zhǔn)來衡量設(shè)備的正常運(yùn)行情況。紅外測溫技術(shù)包括熱源紅外線輻射探測、信號傳輸、信號處理三個重要的環(huán)節(jié)。通過一系列的具體操作，使來自變電設(shè)備的相關(guān)信息最終轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)的溫度信息，據(jù)此判斷設(shè)備是否處于不正常的發(fā)熱狀態(tài)。從目前應(yīng)用情況來看，紅外測溫技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行連接，能夠即時發(fā)現(xiàn)變電系統(tǒng)內(nèi)部的工作狀態(tài)，隨時監(jiān)控，為第一時間對變電設(shè)備過熱問題進(jìn)行處理提供準(zhǔn)確信息。

2.2 應(yīng)用優(yōu)勢

紅外測溫技術(shù)能夠在變電設(shè)備運(yùn)維過程中充分使用，與其自身存在的一些技術(shù)優(yōu)勢密不可分，該技術(shù)不僅在監(jiān)測安全性和穩(wěn)定性方面有充分保障，在實施成本控制方面也有較大優(yōu)勢。

（1）降低操作風(fēng)險。變電設(shè)備正常運(yùn)行情況下，設(shè)備處于通電狀態(tài)，采用接觸式測溫方式必然會導(dǎo)致危險，且因為設(shè)備所處工作環(huán)境的限制，使接觸式測溫的實施難度顯著增加。紅外測溫技術(shù)屬于典型的非接觸測溫，該測溫方式可以與被測設(shè)備保持一定距離，但是所測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性不受影響。紅外線測溫設(shè)備一般處于獨立運(yùn)營狀態(tài)，不需要搭配一些輔助性支持系統(tǒng)，可以避免因設(shè)備過多導(dǎo)致故障高發(fā)的可能性，包括安裝調(diào)試和設(shè)備更換技術(shù)升級，都可以非常便捷完成，最大限度地避免出現(xiàn)誤操作等行為。

（2）提高運(yùn)維效率。對于配電系統(tǒng)來說，運(yùn)維涉及環(huán)節(jié)多、任務(wù)重、工作難度大，必須掌握運(yùn)維重點，才可以集中資源對相關(guān)內(nèi)容和環(huán)節(jié)重點把握，從而保障運(yùn)維的效率和質(zhì)量。紅外測溫技術(shù)可以通過簡單、靈活、便捷的方式對變電設(shè)備的工作狀態(tài)有非常準(zhǔn)確的管理，使日常的維護(hù)工作能夠更加及時、準(zhǔn)確，在設(shè)備狀態(tài)出現(xiàn)問題時可以第一時間有效處理。

（3）實現(xiàn)智能化監(jiān)測。紅外測溫技術(shù)能夠針對正常運(yùn)行和斷電狀態(tài)的變電設(shè)備實施溫度狀態(tài)監(jiān)測，這是實現(xiàn)變電設(shè)備智能化監(jiān)控必不可少的條件。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過無線互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)在線管理，整個變電系統(tǒng)都可以在監(jiān)管平臺上實時顯示。紅外測溫設(shè)備作為智能化監(jiān)測系統(tǒng)的終端設(shè)備，直接將溫度監(jiān)測信息納入管理系統(tǒng)，在計算機(jī)上形成智能化管理的基本條件。就目前我國配電企業(yè)所采用的紅外技術(shù)而言，已經(jīng)將圖像辨析和數(shù)值處理等功能進(jìn)行了整合，使運(yùn)維工作更具針對性，其準(zhǔn)確程度也能夠得到很好的保證。通過引入紅外測溫技術(shù)，各種故障、運(yùn)維內(nèi)容、設(shè)備溫度變化等情況都可以儲存在相應(yīng)系統(tǒng)中，進(jìn)一步強(qiáng)化變電設(shè)備的智能化運(yùn)維水平。

（4）降低系統(tǒng)運(yùn)營成本。在整個配電網(wǎng)絡(luò)中，很多變電設(shè)備由于長時間處于高負(fù)荷工作狀態(tài)，更易發(fā)生老化問題。傳統(tǒng)的處理方式是定期對部件設(shè)備進(jìn)行更換，這會造成一些本還可以繼續(xù)使用的設(shè)備配件被淘汰，提升運(yùn)營成本。同時，一些正常設(shè)備也因為難以判斷其是否故障而被更換，導(dǎo)致系統(tǒng)成本升高。采用紅外測溫技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控變電設(shè)備的運(yùn)營狀態(tài)，可以對故障部件配件進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，以便及時更換，而工作狀態(tài)良好的部件和配件則可以繼續(xù)使用，從而降低配電系統(tǒng)的運(yùn)營成本，提高運(yùn)維質(zhì)量和效率，節(jié)省人力[2]。

3 紅外測溫技術(shù)在變電設(shè)備運(yùn)維中的具體應(yīng)用

在實際變電設(shè)備的運(yùn)維工作中，紅外測溫技術(shù)可以發(fā)揮非常關(guān)鍵和重要的作用，其實現(xiàn)方式和具體操作都將對整個配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)營產(chǎn)生較大影響。變電設(shè)備運(yùn)維可以充分借助紅外測溫技術(shù)的各種優(yōu)勢，從根本上保證運(yùn)維質(zhì)量。

3.1 紅外測溫技術(shù)的技術(shù)實現(xiàn)

（1）辨別設(shè)備正常工作狀態(tài)的溫度。正常工作狀態(tài)下，變電設(shè)備的溫度處于一個適宜的范圍，采用紅外測溫技術(shù)可以對這些設(shè)備的正常溫度進(jìn)行測量，明確不同設(shè)備的發(fā)熱閾值，進(jìn)而辨識設(shè)備工作狀態(tài)。其技術(shù)難點是對于那些變電設(shè)備中的配件，很難形成聚焦，使測量的準(zhǔn)確性受到干擾。為此，在實際檢測中，要確保體系中電流強(qiáng)度達(dá)到足夠水平，一般都選擇在用電的晚高峰階段。

（2）對比測量溫差。橫向?qū)Ρ茸冸娫O(shè)備不同狀態(tài)下的溫差，供應(yīng)雙重的同等設(shè)備，測得對應(yīng)的端點溫差。在這種基礎(chǔ)上，辨別潛在的弊病及漏洞。運(yùn)用這類途徑，可以規(guī)避用電高峰，但著手測查前，先要明晰等待測定的配件部分，如隔離觸頭、接觸狀態(tài)下的引流線。這是由于這些配件固有的電阻可被隨時變更。

（3）縱向?qū)Ρ缺鎰e。紅外測溫技術(shù)需要考量變電設(shè)備各時段的紅外圖譜，以便明晰變電設(shè)備部件和配件的發(fā)熱傾向。為此，需要事先建構(gòu)這些部件配件的歷程圖譜，包括常用圖譜、突發(fā)故障圖譜，進(jìn)而使縱向?qū)Ρ雀訙?zhǔn)確、真實。

3.2 用于檢修狀態(tài)

紅外測溫技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)變電檢修的不足。在紅外測溫技術(shù)特有的思路中，設(shè)備故障常常起始于異常變熱。此外，測溫必備的圖譜辨別了各時點的運(yùn)維情形，以供輔助參照。

3.3 排除常見事故

伴隨負(fù)荷升高，多層級的變電體系荷載了偏大的負(fù)擔(dān)，帶來突發(fā)故障。紅外測溫技術(shù)操作步驟中的故障篩查，密切關(guān)聯(lián)著查驗的成效、故障辨別的速率。經(jīng)過綜合考量，采納縱橫范圍的對比溫差，可以辨別事故，這些數(shù)值被涵蓋在設(shè)定好的故障區(qū)段內(nèi)。停止投運(yùn)以后，發(fā)覺互感器銜接的線圈顯示出受潮的傾向，鐵質(zhì)配件銹蝕。辨別這些隱患，規(guī)避了更大范圍變電故障的發(fā)生。

3.4 其他注意事項

采用紅外測溫技術(shù)，應(yīng)注重辨別體系內(nèi)的負(fù)載電流。流經(jīng)電流越多，測得故障會越為凸顯。此外，還需辨識拍攝焦距，設(shè)定對焦距離。為此，在平日的高溫階段、偏高負(fù)荷階段，可隨時查驗紅外頻度，設(shè)定拍攝間隔、找準(zhǔn)拍攝方向，確保篩選的方向穩(wěn)定，布設(shè)三腳架以便穩(wěn)定設(shè)備，并及時調(diào)整裝置。紅外測溫技術(shù)具有一定的局限性，如變壓器架構(gòu)之內(nèi)的故障辨識不能采用該技術(shù)，原因是故障態(tài)勢下的熱場會被油循環(huán)擾亂，變壓器固有的表層很難辨識明晰的發(fā)熱點[3]。

4 結(jié)束語

綜上所述，紅外測溫技術(shù)有著便捷性、安全性優(yōu)勢，在智能化和穩(wěn)定性方面有極大的發(fā)展?jié)摿?。我國配電企業(yè)大力推廣紅外測溫技術(shù)，并將其與變電設(shè)備的運(yùn)維工作進(jìn)行系統(tǒng)整合，就是基于其技術(shù)優(yōu)勢做出的正確判斷。在變電設(shè)備的運(yùn)維中，合理利用和充分發(fā)揮紅外測溫技術(shù)，能夠優(yōu)化運(yùn)維技術(shù)管理，提高運(yùn)維質(zhì)量，降低運(yùn)維成本。