红外测温在输变电设备检测中应用

摘 要：红外测温因具有快捷、方便、灵敏度高、非接触性远距离测量、无须使被测设备停运或解体等优点，因此在电力系统故障诊断中得到广泛应用。在理论分析基础上，结合实际工作经验，从所测量设备、外界环境影响、检测人员因素、运行负荷因素、判別方法因素等方面，探讨清除或减小这些因素影响的方法，为红外检测技术在高压输变电设备中更深入、更精确的应用提供参考。

关键词：红外测温;参数设定;对策分析

一、 引言

随着状态检修、提高供电可靠性等理念的提出，目前国内很多电力公司开展了带电红外检测工作。红外检测能有效地发现变电站内的断路器、瓷套、电容器、电抗器等设备故障，由于红外测温工作中极易受到环境、气候、检测距离等因素的影响，给高压输变电设备的红外检测、红外诊断工作带来了一定的难度。根据有关成像探测资料、结合工作实践，对影响红外检测精度各种因素及对策进行分析。

二、  红外测温技术

（一）红外测温工作原理

根据普朗克辐射定律，所有温度高于绝对零度的物体都会辐射红外能量，所辐射红外能量的多少和物体温度的高低成正比。红外测温技术以此为依据，通过测量被测物体辐射红外能量的多少，经过黑体标定，从而得出被测物体的温度。

（二）红外测温仪

带电设备的红外诊断技术是一门新兴的学科，它是利用带电设备的致热效应，采用专用设备获取从设备表面发出的红外辐射信息，进而判断设备状况和缺陷性质的一门综合技术。1953年，瑞典 AGA 公司（即后来 AGEMA 公司）研制出世界上第一台红外热像仪，主要用于军事方面。随后于 1965 年第一套用于电气设备检查的商用热像系统问世，并取得了良好效益。国网山东省电力公司检修公司采用瑞典 FLIR 生产的较为先进的 P30，操作界面已汉化，同时具备照相功能。

三、  检测的影响因素

（一）仪器性能对检测的影响

1. 温度范围的影响

测温范围是测温仪的一个重要性能指标，一般来说仪器最大测温范围内都有几个包含在其内的较小的测温范围，比如仪器的最大测温范围是 -40～1 500 ℃，一般还把它分为几个小的测温范围：-40～120 ℃，0 ℃～500 ℃，350～1 500 ℃。对高压输变电设备连接器进行检测时，一般连接器温度均不会过高，且为了充分保证检测精度，所以一般检测时可以优先选用较低一档的范围，当检测到个别发热接头超出该温度范围后，再另行调整。

2. 材料辐射率调整的影响

一切物体的辐射率都在 0～1 的范围内，影响材料辐射率的因素主要有材料种类、表面粗糙程度、理化结构和材料厚度等，而辐射率对红外检测精度有很大影响。因此在对不同材料进行红外检测时，首先应对仪器设置不同的辐射率参数。高压输变电设备连接器多数为铝材料，所以一般对输电线路连接器检测时仪器的辐射率可设为 0.90，当检测其他等设备时应根据不同材料进对仪器设定不同辐射率系数。

3. 其他参数影响

在检测时除了应根据被测物体的辐射率来调整仪器内的辐射率参数，还应对仪器中的环境温度、大气温度、检测距离、相对湿度、大气穿透率均应做相应的调整，但这并不意味着每拍摄一张红外图像之前均需要重新调整所有参数，只要了解各参数对检测结果影响的重要性，就可以根据实际情况进行调整。各参数对检测结果影响由大到小的顺序为：辐射率、环境温度、大气温度、检测距离、相对湿度、大气穿透率。所以日常检测只需要根据实际情况，酌情进行调整即可满足要求。

（二）环境因素的影响及对策

1. 大气吸收影响

虽然电力设备红外检测仪主要波段是远红外（8～14 μm），其在大气中穿透性较强，但由于空气中的水蒸气、二氧化碳、臭氧等气体分子及尘埃等悬浮粒子的吸收或散射，导致红外辐射在传输过程中受到一定的衰减，特别是大气中的云、雾等水滴与红外辐射的波长差不多时，散射相对严重。因此应尽量在无雷、雨、雾、雪、空气湿度不大的环境条件下并尽量靠近被测物进行红外检测工作。

2. 风力因素影响

在风力较大的环境下，受到风速的影响，发热缺陷设备的热量会被风力加速散发，使裸露导体及接触件的散热系数增大，而使热缺陷设备的温度下降，所以红外检测工作不应在大风天气进行。《带电设备红外诊断技术应用导则》中也明确规定红外检测不宜在风速超过 0.5 m/s 的环境下进行，但一般检测时风速都不会过大，所以风的因素对检测精度的影响不是太大。

3. 环境温度影响

当环境温度较低时，一方面，由于发热缺陷设备的散热条件好，很容易向周围环境进行散热;另一方面，传输过程中空气吸收的能量较多;而且根据实际检测经验，相同设备夏天检测得到的温度明显高于冬天检测时的温度。所以高压输变电设备检测工作最好在迎峰度夏前的一段时间内进行，若在温度较低环境下检测到发热接头时，在环境温度升高后必须及时进行跟踪复测。

4. 太阳辐射影响

太阳光的反射和漫反射在 3～14μm波长区域内，这一波长区域与红外热像仪的波长区域相同，极大地影响了红外热像仪的图像质量和测温精度，再加上太阳光照射造成被测物体的温升，将叠加在被测设备的稳定温升上，所以当发现发热接头时，跟踪复测工作最好选择在阴天或没有太阳光照射的时间段进行，而且平时检测过程中必须避开阳光直接照射或反射入镜。

（三）现场检测人员的影响

电气设备红外热像检测是保证电力安全生产服务的一项带电检测技术，仪器操作较为复杂，分析、处理的数据烦冗，且所使用的仪器一般都较为昂贵。从事电气设备红外热像检测人员应了解红外检测技术的基本条件和诊断程序，熟悉红外测温仪的工作原理、技术参数和性能，掌握仪器的操作程序和调试方法;应接受有关的红外热像检测技术的培训;应了解被检测设备的结构特点、外部接线、运行状况和导致设备故障基本因素。

（四）负荷大小的影响

设备运行中负荷常有不同，负荷不同将直接影响设备缺陷部位的温度，负荷率大时，缺陷相对暴露明显。故障设备的发热情况与设备的实际负荷大小有较大的关系，但目前尚无可靠的公式来说明这二者之间的关系，所以在检测过程中应记录好当时的所检测线路的运行负荷，最好结合调度中心，尽量在设备负荷高峰状态下进行检测。当在较小负荷率的情况下检测到故障点时，应引起注意，当负荷率高时必须跟踪复测。

参考文献：

[1]田裕鹏.红外检测与诊断技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]胡红光.电力红外诊断技术作业与管理[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]胡世征.电气设备红外诊断的相对温差判断法及判断标准[J].电网技术，1998，22（10）：10-12.

作者简介：秦杰芬，保定久鼎保互电气有限公司。