变电站运行中红外测温技术的应用

摘要：社会经济的发展促进入民生活水平的提高，无论是工业用电量还是生活用电量都急剧增加，这对变电站的设备有着更高的要求。变电站运行中的隔离开关等设备会发生发热现象，不及时处理发热问题很容易出现安全事故，所以必须对温度有严肃的对待。红外测温技术可以稳准快的对设备进行检测，凭借着自身优势在变电站中有着广泛的应用。当物体温度高于绝对零度时，由于它内部运动产生热，就会不断的向外部辐射电磁波，这就是红外测温技术的原理。

关键词：变电站;红外测温技术;绝对零度

纵观新中国七十年发展历史，社会主义促进了社会生产力的发展，也促进了电网建设的速度。电网规模的日益增大，对变电站提出了更高的要求，随着变电站设备的增多，变电站出现安全事故的几率也大大增加，做好变电站设备运行状态检测工作来保证变电站安全运行，本文主要从温度方面检测变电站设备。在电力行业的发展中，红外测温技术得到了普遍的发展，通过红外测温技术可以更加直观的、更加快速的、更加准确的检查电力设备出现温度变化，导致设备出现故障，而且红外测温不需要将设备停电即可检查出故障是否存在，故障所在部位。

一、什么是红外测温技术

红外测温技术就是通过使用红外线技术的运行原理来测量设备温度，并且对变电站运行中的设备进行监测的一种技术。原理是这样的：所有事物都是由原子及分子组成的，分子和原子的不同排列方式形成不同的物质，在物质内部，原子及分子都遵循一定规律做高速运动状态，伴随原子及分子的运动会产生热量，会发射肉眼所看不到红外热辐射能量，物体温度越高，带电设备在热效应的作用下，可接收并测出物体表面温度以及红外热辐射能量。如果物体表面温度高于-273℃，其分子运动的红外线波长也会发生相应的变化，此时只要利用红外测温仪即可测出物体表面温度，利用仪器转成电信号形成视频可以在屏幕中显示出热图像。变电站工作人员监测设备是否过热，并及时处理设备以免发生事故。

电气设备在电压电流的作用下很容易发热，主要是三种发热形式：电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损发热。设备正常运行或者处于故障状态，都会有发热现象产生，如果设备正常运行，那么热分布是正常的，如果设备发生异常，那么其发热机理和热分布都会发生异常。

红外热成像仪利用红外热成像技术，探测目标物体的红外热辐射能量，并通过A月）转换、信号处理等技术将物体的温度分布图转换成图像呈现在屏幕上，而且可以迅速的对大面积的设备进行检测。红外热成像仪集图像采集、储存及分析于一體。

二、红外测温仪的组成

红外测温技术采用逐点分析的方式，即把物体一个局部区域的热辐射聚焦在单个探测器上，并通过已知物体的发射率，将辐射功率转化为温度。由于被检测的对象、测量范围和使用场合不同，红外测温仪的外观设计和内部结构不尽相同，但基本结构大体相似，主要包括光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。物体发出红外热辐射能量进入光学系统，经调节器把红外热辐射调制成交变辐射，有探测器转变成相应的电信号。该信号通过放大器和信号处理电路，并按照仪器内算法转变成被测物体的温度。

三、电气设备发热类型及原因

电气设备主要分为电流型设备、电压型设备、综合型设备。

电流制热型设备的发热是电流作用在电阻上，纯电阻元件发热主要出现在导电部件的连接处。

电压型设备发热是通过电压作用产生的，主要出现在电容器、互感器、避雷器等介质损耗及其瓷套管劣化等问题，如果电气设备的绝缘部分出现性能劣化或者绝缘故障，将会引起绝缘介质损耗增大，在运行电压作用下也会出现过热。

综合型设备既有电流效应也有电压效应，主要是多种效应共同作用下产生的过热。

电气设备故障都以设备相关部位的温度变化为征兆表现出来，因此利用红外测温技术对设备进行热成像，直接观察设备的发热情况，可以让工作人员直接分析设备存在的安全隐患。

四、应用红外测温技术过程

红外测温技术主要有三种方法。第一种方法是相对温差判别法，对于由于电流产生热量的设备，当变电站运行中的变电设备导流部位出现发热异常时，可以采取温度测量的方法测量温度值，根据计算公式计算出变电站运行中的变电设备出现发热部位的相对误差，然后把发热点、参照体以及正常相差的温度值带入公式中，从而得到准确的温差值。第二种方法是同类比较法，根据对应的点上升温度值的差异从而判别同型号的电压生热的变电设备运行状况，对于因为电压导致热量上升而使得电气设备有缺陷的，可以按照温升值或是同类设备的温差进行判断，根据我国变电系统的相关规定，其相关技术和运行规范中指出，当变电设备的同类温度的温升值高超过30%时，那么就可以认为该电气设备出现故障。第三种方法是热谱图分析法，这种方法是将变电站正常运行下的变电设备产生的热谱图和变电站异常运行下的变电设备产生的热谱图进行对比，将存在的差异作为判别变电设备运行状态的科学依据。

五、应用效果及改进措施

红外测温技术广泛应用于变电站设备中，对变电站设备的检测和安全有着重要的作用。在变电站的日常工作中，为确保变电站运行的可靠性及稳定性，变电站工作人员每天都要对变电站运行中的设备进行检查。通过每天检查能及时发现变电站设备存在的安全隐患并进行处理。在红外检测技术未实行之前，变电站工作人员会采取经验来开展检查工作，但是这种经验很难准确的检测到设备的故障，而且设备正常运行时也会产生热量，因此故障可能会被忽略，认为这是正常的发热现象，等到设备发热到一定程度时，可能已经给变电设备造成了损坏，其实是后知后觉的。这时用经验来判断已经不适合了，需要用一些高新技术来检测温度变化，红外测温技术应运而生。红外测温技术替代工作人员的检测，而且能够稳准快的检测到温度的异常，从而将故障解除在萌芽之中。

使用红外测温技术来监测变电站变电设备的隔离开关刀口的发热状况，由于隔离开关长期处于暴露环境中，其刀口一般会发生发热状况，并且开关连接面会处于氧化环境中，这种氧化作用会产生氧化膜，使得其表面的电阻和接触电阻值增大，造成设备发热的情况。如果开关断开，没有电流流过，电阻堆积会使得该部位的热量继续增加。而且，安装隔离开关时，如果未按规范执行的话，会使得开关合闸时会产生误差，这也是造成刀口的温度比较高的原因之一。通过使用红外测温技术，提高了变电站设备的可靠性，并且能降低因为安装和操作不当产生的故障。

除了对隔离开关刀口进行监测之外，还可以对变电站的变电设备在运行时产生的异常发热进行监测，一般为变电设备中的运行线路。在线路的接触部位产生发热情况，另外弹簧垫片被氧化后，会造成线夹松动及接触不良等状况，这会对线路安全运行产生影响，垫片和线夹的接触电阻增大会导致变电设备的异常发热。

六、红外测温技术在变电站运行中需要注意的问题分析

红外测温技术和绝大多数的监测仪器相同，在使用过程中都会有一些注意事项，否则将会影响设备对故障检测的准确率，严重时还会威胁到变电设备的安全运行。因此在运行中，需要注意环境温度、负载电流、主观因素的问题。

红外测温技术是以热成像技术为基础对变电站设备进行检测，所以使用红外测温技术对周围环境温度也有一定的要求，比如第四节提到的相对温差判别法，就可以把检测设备环境的温度排除。

负载电流可以产生热量从而影响变电设备的温度。因此，再使用红外测温技术一定要注意设备的负载电流，一般情況下，负载电流越大，升温现象就会更明显。

对于主观因素，它主要是由非系统性的因素而造成的，比如对焦等现象都会给变电设备检测的准确率带来影响。一般这种问题可以通过在高温高压增加红外测温的频率或者使用三脚架固定测温仪器来解决。除此之外，红外测温技术还具有一定的局限性，比如，因油循环可以干扰变电器内部的故障热场，使得红外测温技术无法从变电设备外部获取到发热点，从而难以判断变电设备所存在的故障。

七、结束语

电力工业是国民经济及社会发展的支柱产业，在国民经济中占据重要地位，他的发展是社会进步和物质文化生活及生活现代化的需要。电力工业的发展必须优先于其他工业部门，其建设速度和发展速度必须高于国民生产总值的发展速度，只有这样，其余各部门才能快速而稳定的发展，这是社会的进步。红外测温技术应用于变电站运行中，与传统的监测技术相对比存在显著的优势，为了进一步的保障变电站的安全、维护国家电网稳定，要进一步的深入研究红外测温技术，促进红外测温技术在变电站中的应用。

参考文献：

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