红外技术在变电设备检测中的应用

红外技术在变电设备检测中的应用

赵越石瑞王克强焦佩琪

（国网沁水县供电公司山西沁水048000）

摘要:随着时代的不断进步和科技的发展，新技术的在各行业的加大了各行业的进步和发展，在电力企业的发展过程中，红外技术的应用对变电设备检测中提供了很大的便捷服务。文章首先对红外技术的原理及特点进行了阐述，分析了红外技术的影响因素及对策，并对红外技术的应用进行了探讨。

关键词:红外技术；变电设备；应用

变电站运行设备在不同的运行条件和状态下，都相对具有不同程度的发热，这种发热现象称之为设备的热状态，而热状态可分为正常和异常两种。设备热状态的异常是因设备本身存在着缺陷或故障所引起，如果设备长时间高温运行，那么其稳定性、强度、绝缘性和导电性能都将受到影响和威胁。掌握设备的表面温度场的分布以及设备的发热趋势曲线和温升情况，同时结合不同设备的缺陷及故障情况，有利于判别设备缺陷及故障。随着科技的发展，红外技术检测变电设备缺陷及故障比其他测温技术有明显的优越性。

1红外诊断技术介绍

1.1红外诊断技术的原理

在现实生活中，任何物体都在时刻发出红外辐射，且物体热量越高、能量越大，所散发出的红外辐射能量也随之升高。红外辐射强度可以代表测量物体表面的温度分布，在电力工程中，输变电设备作为红外线辐射的发射源，在正常工作时，红外线辐射量不会出现明显的增减，而当设备出现异常时，会出现红外线的异常辐射。正是基于这一现象，使用传感器将输变电设备产生的红外线信号进行收集，通过计算机系统整理后，以直观数据或图表的形式进行输出，使维修人员可以在不对设备进行拆解的情况下，第一时间找到故障发生点，采取对应措施。线路发热量计算公式为：P=KfI²-R式中P代表的是热功率；K代表的是损耗的系数；I表示的是电流值；R代表的是导体直流电阻的数值；I为附加损耗系数。当P值发生显著波动时，即可代表对应区域存在异常。由公式可知，输变电设备热功率与线路电阻成正比，而在实际情况下，输变电设备一旦出现问题，一般都会伴随系统阻值的改变，红外诊断技术正是利用这一原理，当输变电设备出现局部红外辐射异常后，即可判断此处电阻值发生异常改变，从而对故障位置进行判断。

1.2红外诊断技术的特点

红外诊断技术作为一项新型的诊断技术，现在已经在一定范围内开始应用，这项技术具有以下特点：

（1）非接触性。红外诊断技术采用便携式红外线传感器，对输变电设备发出的红外辐射进行收集，采样距离最大可达到50米，无需维护人员接触输变电设备，无需对输变电设备进行拆解，即可找出故障点，非接触的特点保障了维护人员的安全，尽可能少的拆解也提升了维修、检查的效率。

（2）直观性强。红外诊断技术将传感器采集到的红外线辐射信号通过计算机系统转化为可以直观读取的图形，通过图形中的温度分布，即可迅速定位故障发生位置，红外诊断技术直观性强的特点大大提升了检测效率，降低了故障排查难度和工作量。

2红外诊断的影响因素及对策

2.1大气吸收的影响

大气对物体的红外辐射能量有一定的吸收作用，会使传输到检测仪器的能量减小。应用红外技术检测，应在良好的自然环境条件下进行。

2.2大气尘埃及悬浮粒子的影响

大气中的尘埃及悬浮粒子对物体的红外辐射能量也有一定的吸收作用。应用红外技术检测应在空气中的尘埃及悬浮粒子较少时进行。

2.3检测距离的影响

检测距离对红外技术检测有好几个方面的影响。首先，测温时距离设备越远，红外辐射能量的衰减越大；其次，检测距离越远，发热物体在红外热像仪中的成像面积越小，覆盖像元的数量越少，影响检测的准确性。甚至，测温数据在某些条件下还会受到物体背景的影响。因此，检测前应选用空间分辨率满足实测距离要求的红外热像仪。在保证足够安全距离的前提下，测量时检测人员应将仪器尽量靠近被测量设备。

2.4风力的影响

处于室外露天的设备异常发热时，如果风力较大，则设备表面的热量会被风力加速散发，使测得的温度值偏低，影响判断。使用红外测技术检测时，应选择合适的风速条件：对温升较高的故障设备，一般应选择风速不大于5m/s的环境条件。对温升不明显的故障设备，一般应选择风速不大于0.5m/s的环境条件。

2.5环境温度的影响

在环境温度较低的情况下进行红外测温，假如设备表面的散热条件好，则会使设备的测量温度降低，可能会影响设备的缺陷判断。在设备所处环境温度高于5℃的情况下进行红外检测可降低漏判。当环境温度变化较大时，要注意红外热像仪设置环境温度的调整，选择合适的环境温度参照体，如在电力系统，可选择未运行设备的绝缘瓷柱。

2.6发射率的影响

使用红外热像仪对物体进行红外检测时必须选择合适的发射率。对变电站带电设备进行红外检测，一般对外部故障的巡检时，可选择发射率为0.9；精确的诊断时，可以按设备部件分类选择：瓷套类选择发射率0.92，带漆部位金属类选择发射率0.94，金属导线及金属连接选择发射率0.9。

2.7检测角度的影响

根据红外辐射的空间分布规律，检测角度对红外热像仪接收目标的红外辐射的大小会有影响。进行红外检测时应从多个角度进行，通过对比选择最佳的检测角度。如果需要复测，则应将检测位置记录下来，再一次检测时可以前后对比。

3红外技术在变电设备检测中的应用

3.1变电设备内部缺陷故障检测

利用传热学的理论知识以及变电设备内部主要结构和工作状态，对变电设备中导电过程中同路的金属以及绝缘油、气体引起的对流和传导进行研究分析。还要对变电设备的外部温度进行观测，并且对热像图分布情况分析，由此判断引起变电设备出现内部故障的各种因素。变电设备如果发热所产生的红外辐射能量是有规律可循的，一般表现为：辐射光谱的规律分析；辐射光谱移动规律分析；辐射功率随温度变化规律分析；辐射空间分布规律的分析等。温度对红外辐射的影响较大，所以要谨慎做好变电设备在受热时信息监测的过程。如某厂一220KV电流互感器CT在热红外普查时，红外成像仪所摄温度场显示该CT的接线导电杆局部温度高，外部检查正常，但停运解体检查发现内部该导电杆压接螺妊松动，造成接触不良而过热，并传导到外部，后经紧固检修后投运正常，热红外成像温度显示正常。

3.2变电设备的外在缺陷检测

变电设备的外在缺陷问题主要是因为可以带来热效应的部件暴露在空气中，这是能够通过远红外技术检查出来的，可以直接检查出存在哪些外在缺陷问题。外在缺陷问题是利用局部放热的形成一种状态，同时持续地向外界辐射红外线，并且红外热利用这种缺陷问题向热场中间部位扩散。所以，我们在实际接触中，首先应该检查变电设备的热像图，这样可以更加直接地对带来热缺陷问题进行准确判定，并且还应该根据温度的分布状况去准确地找到发生故障的部位。这种检测诊断对变电设备部件的连接缺陷、开关触头故障、电缆接头缺陷，包括控制控制同路接线端子异常等非常直观、明显和有效，是提高检修运行维护水平和推行状态检修的有力手段和方法。想要保证发电厂变电设备的安全正常运行状态，就要对红外诊断技术不断分析和研究，并且在检测中要选择合适的仪器，在检测过程中利用红外辐射出的信号对设备的温度分布进行分析，检测时要注意环境影响的内部缺陷和外部缺陷的发生。

4结语

总之，发电厂的变电设备检测对设备的运行十分重要，如今红外技术在电力系统中检测变电设备已经应用的十分广泛，改变了传统的定期维修检测方式。本文已经对红外技术在变电设备检测方面的方法和技术进行分析和探讨，其最终目的就是为了保证变电设备的安全运行，提高设备利用率从而提高企业效益。

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