红外测温技术在变电站设备缺陷诊断中的应用探讨

2018-08-28 18:31 [科技论文] 来源于：互联网作者：互联网

导读：作者：晏忠摘要：红外测温技术是目前电力行业用于检测和诊断电力设备故障的一种广泛使用的手段，其具有对故障点情况显示清晰形象、直观以及准确率高的特征，并且在对电路设置进行故障检测和诊断的过程中无需停电、无需取样、无需对设备的运行参数进行修改

作者：晏忠

　　摘要：红外测温技术是目前电力行业用于检测和诊断电力设备故障的一种广泛使用的手段，其具有对故障点情况显示清晰形象、直观以及准确率高的特征，并且在对电路设置进行故障检测和诊断的过程中无需停电、无需取样、无需对设备的运行参数进行修改，在设备的正常运行过程中就能够准确地测定温度，并识别设备的工作状况、判断设备故障的发生部位和性质，保证设备能够在正常的状态下安全的运行。

　　关键词：红外测温技术；变电站；设备缺陷

　　引言

　　变电站设备是保障电力供应稳定、连续的基础。只有连续且稳定的电力生产与供应才能够满足在电力输送和分配过程中满足人们的电力需求。电力系统是一个复杂的连续作业系统，电力的生产、输送、供给是一系列瞬时性工作，而电力生产和传送设备则是保障各种瞬间工作顺利、安全、高效完成的基础。由此可见，变电站设备在很大程度上决定了电力生产、输送和分配系统的安全性和经济性的关键因素，若出现任何的设备故障，都极有可能造成巨大的人员伤亡或者经济损失。用于检测变电站设备故障的红外测温技术的出现有效的提高变电站设备故障检测成功率，降低了设备出现故障或者携带故障工作的风险。此外，红外测温技术的一大优势在于其应用不会影响到变电站设备的正常工作，相比于传统的变电站预防性检测而言，安全性、可操作性以及可靠性更高，属于在线监测技术的一种。工作人员在使用红外测温技术检测变电站设备工程中，既不需要暂停或者接触设备，只需远距离操作在短暂实现内实现设备的大面积扫描成像，由此可以在设备不解体的情况下实现高效的检测目的，对于设备故障的查找和诊断以及设备热缺陷的确定等具有不可替代的作用。因此，红外测温技术应该在变电站设备缺陷诊断中大力的推广应用。

　　1 红外测温技术原理分析

　　红外测温技术建立在辐射测温原理以及三大红外辐射理论定律的基础上，即Plank辐射定律、Wein位移定律以及Stefen-Boltzmann定律。在不直接与被检测物体发生接触的过程中取到高精确度、高灵敏性的测量。根据红外测温技术的工作原理，我们不难发现其具有响应时间短、热传导性能高、安全等特点，这也是红外测温技术值得推广应用的一个重要方面。

　　依据电磁波连续频谱中的位置判定，红外线位于可见光与无线电波之间的区域，结果可见光红端和微波之间，属于电磁辐射，可分为近红外线、中红外线、远红外线以及极远红外线四中波段。在自然界中，红外线对任何常规环境下的物体都会产生电磁波辐射，这主要依赖于外部物体自身的分子与原子的不规则运动为红外线探测提供所需的热红外能量。作为自然间最为普遍的一种电磁辐射，红外线对物体自身分子与原子运动过程中产生的热红外能量具有极强的敏感性，物体组成粒子运动越剧烈、越不规则，产生的热红外能量越多，越利于红外线的探测。

　　一般而言，自然界中不存在温度高于绝对零度而不对四周辐射红外线的物体存在，通常情况下，物体向四周辐射的红外线强度会随着物体温度的升高而增强，甚至包括位于0.76-1000um波段的红外线。红外测温技术在应用过程中，利用红外线探测器收集被探测物体辐射的功率信号，并进一步将其转换为电信号，从而在呈现装置中一一对应的以输出信号为载体描绘出物体表面温度的空间分布。最后技术操作人员利用电子系统处理技术将输出信号转变为热图像呈现在显示屏上。红外测温技术融合了光学系统、光电探测器、信号放大器以及信号处理、输出等几个主要的组成成分，借助对电磁辐射的敏感性能够有效的远距离对物体热状态成像，并依据其进行测温判断。红外测温系统的工作是由各个子系统协调一致的结果。首先光学系统依靠光学零件和其所选的位置对视场内的红外辐射能量进行目标的锁定和汇集。其次，光电探测仪将汇集到其内部的红外能量进行电信号的转换，为信号的传输、转换等做好铺垫。最后，按照仪器内部自身的算法和目标发射率校正，经过放大器放大的信号在被信号电路处理后转变为被测物体的温度值。值得注意的是由于变电站设备所处的工作环境的特殊性，在利用红外测温技术检测其缺陷过程中，应考虑包括温度、空气湿度、污染以及干扰等外部环境条件对于测温仪的影响，找到修正方法对性能指标进行适度的修正，以确保检测的准确性。

　　2 红外测温技术应用环境探究

　　红外测温技术应用过程中对于环境的要求主要从被测物体所在环境的温度、空气湿度、光线以及测量的时间段考虑。首先，被检测物体以及所处的环境温度不宜低于5℃，如果不满足要求确需在低温下进行检测操作，操作人员应注意自身温度对于检测的影响，并考虑某些由于进水而受潮的设备存在的潜在缺陷，以免出现漏检或错检的发生。其次，检测环境的空气湿度应尽可能小于85%，避免在风速大于0.5m/s、雷、雨、雾、雪等不利天气下进行检测。对于风速变化较大或者风速极其不稳定的情况下，应及时记录风速，采取修正值对所测结果进行修正。最后，由于人造灯会散发热量而影响到红外测温的准确性，因此在室内进行检测时应关闭灯光，并尽可能选择在阴天、黎明前或者傍晚后进行检测，避免白天日照对温度的影响。

　　3 变电站设备缺陷的类型以及特征

　　变电站设备缺陷主要集中表现为发热缺陷，具体包括外部缺陷和内部缺陷两种类型，具体如下：

　　设备的外部缺陷主要体现在设备裸露部分出现的热故障，当设备局部温度过高时，其周围的红外线会明显的增强，而探测仪则会敏感的检测到其周围辐射的红外线，并在显示屏上呈现出热场图。热场图是技术分析人员用于判断设备局部热故障的依据，其可以根据温度分布的差异性准确判断出设备故障的位置，并利用红外线检测到缺陷的具体情况。设备的内部缺陷主要与热效应有关，当固体、液体或者气体被封闭于设备内部，并与设备故障部分接触时，则会长时间，高强度辐射红外线，由此借助红外成像技术，可以通过对设备表面温度场进行检测，诊断设备内部的缺陷部位。

　　4 红外测温技术在变电站设备故障诊断中的应用

　　红外测温技术在变电站设备故障诊断应用中主要是针对变电站外部缺陷和内部缺陷进行诊断，以此寻找和判断故障部位，提高设备的安全运行效率。

　　4.1 红外测温技术对设备外部缺陷的诊断

　　外部缺陷主要是由于热效应外露导致设备局部温度过高而辐射处高强度的红外线。借助红外测温技术可以对故障部位呈现明显的热图像，从而判断其故障部位。如当隔离开光触头的温度差异过大时，相差达到10℃左右，则会有明显的热图像差异，由此可以确定为隔离开光的动静触头接触不良，确诊为严重的缺陷。又如当电容器接头之间的温度相差达到20℃左右时，则可以诊断为电容器接头出现缺损，同样非常严重。

　　4.2 红外测温技术对设备内部缺陷的诊断

　　设备的内部缺陷主要是由于存在于设备内部的固体、气体或者液体被封闭与内部后，在与设备部件接触后出现热效应，导致其发热，并进行热传导或者转换，长时间后造成设备缺陷。如变电站设备内部受潮后，介质损耗加大，内部缺油或者电流泄露以及内部导电部位失灵等都会造成内部缺陷的出现。如当电容器与电抗器之间的连接板发热，并在红外测温仪上出现较大的温度差异，则定性为严重的缺陷。

　　参考文献

　　[1]林晋.基于红外测温技术的设备缺陷诊断方法研究[D].华北电力大学.

　　[2]王丰，吴爱华.红外测温技术在高温液体连续测温系统中的应用[J].检测与仪表.

（编辑：东北亚）

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